Recueil des travaux scientifiques

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RECUEIL

TRAVAUX SCIENTIFIQUES

LÉON FOUCAULT

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RECUEIL

DES

TRAVAUX SCIENTIFIQUES

DE

^^^y ^^-yP.o^^.-O) LÉON F.OUCAULT

(y^ VeUBRE DE L*INST1TDT

PHYSICIBM DE L'OBSERVATOinB DE PARIS
COIRBSPONDANT DE LA SOCI<Tâ ROYALE DE LONDRES, DE L*AGADéMIE DE BERLIN-
DE L*ACAD1SmIE. DE SAlNT-PéTERSDOORG, ETC., ETC.

PUBLIÉ PAR MADAME VEUVE FOUCAULT SA MÈRE

MIS EN ORDRE

G. -M. ^ARIEL

Ingénieur det Ponts et Chaussées
Proresseur agrégé de Phyiique à la Faculté de Médecine de Paris .

ET PRÉCÉDÉ d'une NOTICE SUR LES OEUVRES DR L. FOUCAULT

(f j/be:rtrand

Secrétaire perpétuel de l'Académie des Sciences.

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0

PARIS

GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE

DL' BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE
80CGESSETTR DE MALLET-BACHELIER

Quai des Aiigustins, S5

1878

(Tous droits réservés.)

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HOV 3 Ï880

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AVERTISSEMENT.

En acceptant la pieuse mission de présenter au inonde savant le recueil
des Mémoires de Léon Foucault, j'avais songé d'abord à tracer le rapide
résumé des ingénieuses inventions qui lui sont dues. Un tel travail serait
sans utilité; la simplicité et la neltelé sont les qualités dominantes des pages
qui vont suivre, et il suffit de dire au lecteur curieux : Lisez et jugez. Le
temps n'est plus où il fallait, pour défendre le génie inventif de Léon
Foucault, en montrer le principe et le guide dans une science exacte et pro-
fonde; au moment où une mort prématurée nous l'a enlevé, il avait depuis
bien des années déjà, conquis le rang élevé que la postérité doit lui conserver.

L'histoire de ses études est celle de ses découvertes. Il apprenait en
inventant et consultait la science suivant ses besoins et dans la mesure
nécessaire seulement; bien souvent au début d'une recherche nouvelle, il
avait recours à l'érudition de ses amis, et en se faisant enseigner, sans
aucun embarras, les premiers éléments d'une théorie classique» il prenait
l'indication des ouvrages à consulter. Quelques mois après, ceux qu'il avait
surpris par l'absence des notions élémentaires dans nos écoles, le retrou-
vaient riche d'une invention ingénieuse et brillante, prêt à en discuter les
conséquences et les principes, aussi bien préparé à tenir tête aux savants
qu'à éclairer les ignorants.

Léon Foucault ne fut élève d'aucune école; les études classiques sem-
blaient dans son enfance trop fatigantes pour son esprit rêveur ; il fut un
écolier médiocre, et jugea nécessaire, à la fin de ses études, de se faire aider
par un répétiteur pour préparer l'examen du baccalauréat.

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11

Il commença ses études en médecine, mais un cours de microscopie
dont il devint l'auditeur assidu, et bientôt après Thabile préparateur,
lui révéla ses facultés d'expérimentateur. Le professeur était le docteur
Donné, qui, sachant apercevoir dans ce jeune homme si habile à monter un
appareil, un esprit aussi droit que pénétrant, le présenta, dès Tannée 1845,
comme son successeur, à la rédaction scientifique du Journal des Débats.
Foucault avait alors vingt-six ans.

La tâche, périlleuse à plus d'un titre, exigeait beaucoup de science,
et Foucault se proposait d'en acquérir; beaucoup de prudence en même
temps et de sens critique; il y mêla beaucoup de hardiesse. Toujours attentifà
ne pas se compromettre par des jugements erronés ou douteux, ses appré-
ciations n'avaient rien de banal. Entre tant de travaux, non moins différents
par le but que par la méthode, il marquait nettement ses préférences, non
sans quelque dédain pour la science, si élevée qu'elle fût, quand elle se
déployait sans résultat immédiat et précis.

Malgré l'importance croissante de ses propres travaux, il n'abandonna
jamais complètement cette tâche qu'il aimait et dans laquelle la franchise
de ses jugements, toujours pleins cependant de convenance et de courtoisie,
a éveillé plus d'une rancune et par là peut-être retardé ses succès.

Léon Foucault, associé bientôt à un collaborateur digne de lui, tourna
ses premières recherches vers la photographie, puis vers les questions les
plus.élevées de la théorie de la lumière, en faisant faire à l'expérience fon-
damentale des interférences un progrès aussi considérable qu'inattendu.
Cette admirable expérience, si justement célèbre dans l'histoire de la
science, fait paraître, on le sait, des raies complètement obscures à la ren-
contre de deux rayons dont chacun, s'il était seul, donnerait une lumière
brillante et pure. L'explication depuis longtemps n'est plus douteuse;
l'éther, dont les vibrations propagent la lumière, est excité en sens opposé
au point de rencontre des deux rayons qui se contrarient et se détruisent;
il suffit pour cela que la différence des chemins parcourus depuis la source
commune corresponde à une différence de phase. Dans les expériences
antérieures de Fresnel et de Thomas Young, cette différence de marche
correspondait à un petit nombre de longueurs d'onde; MM. Fizeau et

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m

Foucault, par une disposition ingénieuse et simple, l'ont portée jusqu'à
huit mille longueurs d'onde, en ajoutant une preuve nouvelle et bril-
lante à la parfaite précision de la théorie. Arago, si bon juge de ces
matières, et glorieusement mêlé lui-même à l'histoire de ces mémorables
découvertes, fit à cet élégant travail le plus chaleureux accueil et com-
mença à espérer que Fresnel aurait des successeurs.

MM. Flzeau et Foucault étaient trop ingénieux l'un et l'autre à inven-
ter de belles expériences, trop habiles en même temps à. les réaliser,
pour avoir besoin d'aide et d'appui. Leur collaboration, quoique très-fruc-
tueuse pour leur commune renommée, dut cesser cependant le jour où
chacun d'eux, en pressentant des découvertes de premier ordre et se sentant
la force de les réaliser seul, voulut s'en réserver la gloire tout entière.
Leur séparation, en effet, fut suivie, pour tous deux, d'expériences aussi bril-
lantes que neuves dont le retentissement fut immense. Je n'ai pas à faire con-
naître ici les admirables travaux de M. Fizeau; il est moins nécessaire encore
d'analyser, en tête de ce volume où elles sont si bien exposées, les décou-
vertes presque simultanées de Foucault, dirigées bientôt vers des régions
entièrement différentes ; on me pardonnera cependant de reproduire ici une
notice écrite en 186A dans le but très-hautement proclamé d'aider Léon
Foucault dans une candidature académique. Le jugement que j'y porte,
relu après quatorze ans, me semble strictement équitable; mon amitié n'a
rien exagéré; il sera ratifié, j'en ai le ferme espoir, par le suffrage, aujourd'hui
impartial, de tous les juges compétents. Je ne veux rien changer à ces
pages qui ont procuré à Foucault, je suis heureux de citer ses propres
expressions, une des joies de sa vie.

CiCttejoie, hélas! fut une des dernières. Lorsque tout semblait lui sourire
et que, compté parmi les maîtres de la science, il éprouvait et retrempait ses
forces dans une lutte, toujours heureuse, avec les difficultés pratiques des
problèmes industriels, quelques jours après le succès d'une expérience
décisive, il tombait terrassé par un mal sans espoir. Un voile chaque jour
plus épais enveloppait sa pensée intacte jusqu'au dernier jour, en l'obscur-
cissant sans l'éteindre, et l'isolant sans l'affaiblir; quand elle perçait le
nuage qui l'entourait, la mémoire des mots lui manquait; tout en lui était

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IV

frappé à la fois : sa vue rapidement affaiblie lui permettait à peine de
reconnaître les amis qu il invitait encore à venir causer devant lui. « Je
comprends tout », disait-il avec effort; et, par un geste désespéré, il mar-
quait à la fois la fermeté de sa pensée, F impossibilité de Texprimer et la
triste certitude d'une fin prochaine. Il n'avait pas achevé sa tâche : de
nouvelles et précieuses inventions étaient entrevues et ébauchées ; malheu-
reusement il écrivait peu, et sa famille, en publiant leis courtes notes inédiles
qu'il a laissées, aura seulement la triste consolation de montrer que la science,
en même temps qu'elle, a fait une perte irréparable et profonde *.

J. Bertrand.

4. Jean-Bernard-LéoQ Foucault naquit à Paris le 49 septembre 4819; il était fils d'ua libraire
que d'intéressantes publications sur l'histoire de France ont fait connaître. Sa vie ne présente d'autres
événements à rapporter que les découvertes qu'il a faites; quelques dates suffiront pour compléter
tous les renseignements qui peuvent être intéressants pour la postérité et qui n'ont pas été consignés
dans la notice précédente.

Après avoir passé sa thèse de docteur es sciences physiques sur la détermination de la vitesse de
la lumière en 4853, L. Foucault fut nommé physicien à l'Observatoire en 4834 rcet>e place fut créée pour
lai d'après les idées de l'empereur Napoléon U[. En 4862, il devint membre du Bureau des longitudes.

Il avait reçu la croix de la Légion d'honneur après l'expérience du pendule (4854) et il était nommé
officier en 4862.

En 4 857 il se présentait à TAcadémie des sciences et il obtenait assez de voix pour qu'il y eût
ballottage : il échouait cependant. 11 l'emportait, en revanche, après une lutte qui se traduisit par trois
scrutins successifs, lorsqu'il posa sa candidature une seconde fois en 4865 : il succédait àClapeyron.

U était membre correspondant de la Société royale de Londres qui lui décerna en 4855 une des
plus hautes récompenses qu'un savant puisse ambitionner: la grande médaille d'or de Copley; les
académies de Berlin, de Saint-Péteràbourg et la plupart des corps savants de l'étranger l'appelèrent
successivement dans leur sein.

En 4867, l'installation de son dernier modèle de régulateur à l'Exposition universelle Pavait
vivement préoccupé par suite des difficultés exceptionnelles qu'il avait rencontrées dans la nature des
machines dont il s'agissait de régler la marche : une machine à tisser et une machine à travailler le
bois; les opérations du Jury des récompenses dont il faisait partie avaient également contribué à le
fatiguer. Une cruelle maladie vint le frapper dans le courant du mois de juillet : la paralysie se mani-
festa d'abord par un léger engourdissement de la main. Il ne se fit pas illusion sur son état et, dès les
premiers symptômes, comprit qu'il était perdu. Peu à peu la parole s'embarrassa, la vue fut atteinte, et
après sept mois d'un long martyre il mourut le 44 février 4868.

Après sa mort, une Commission composée de MM. Rolland, directeur général des manufactures de
l'État; J. Regnault, directeur de la Pharmacie centrale, professeur à la faculté de médecine; Wolf,
astronome à l'Observatoire impérial; Ad. Martin, docteur es sciences; Lissajous, professeur au lycée
Saint-Louis, fut chargée de préparer la publication des œuvres de L. Foucault, par les ordres de l'em-
pereur. Les événements malheureux de 4870 ont mis fin à ces projets.

La mère de L. Foucault, qui conserve pour la mémoire de son fils un pieux et tendre souvenir, a
repris l'idée abandonnée par suite de ces désastreuses circonstances : par son ordre, et à ses frais, tes
travaux scientifiques de L. Foucault ont été réunis et elle a assuré leur publication, souhaitant seule-
ment, et ce souhait a été rempli, de vivre assez pour voir la réalisation complète de cette pensée qui
sauvegardera l'héritage scientifique d'un homme dont les découvertes ont enrichi la science.

C. M.G.

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DES PROGRÈS

DE LA MÉCANIQUE*

M. LÉON FOUCAULT.

L'Évangile a dit : « Celui qui croit ne sera pas jugé. » Les savants
devraient s'inspirer de cette maxime et dire à leur tour : Celui qui trouve
ne sera pas jugé. Toute méthode qui fait trouver doit être accueillie avec
reconnaissance, et quiconque apporte une vérité nouvelle doit toujours
être bien reçu. Les voies de la science sont inûnies, et le plus grand
préjudice que l'on puisse lui porter est d'en proscrire quelques-unes en
décourageant par un injuste dédain ceux qui les suivent ou les développent.
Plus large et plus féconde sera la voie dans laquelle un grand homme aura
engagé ses contemporains ou la postérité, plus méritants et plus utiles
seront souvent les esprits rebelles qui, refusant le joug, persisteront dans
les vieilles méthodes ou sauront s'en créer de nouvelles.

Deux puissants génies ont, à des époques différentes, changé la face
de la géométrie et celle de la mécanique. Descartes et Lagrange, à deux
siècles d'intervalle, ont créé, l'un la géométrie analytique, l'autre la
mécanique analytique; ils ont montré comment le calcul algébrique et
l'analyse infinitésimale embrassent dans leurs combinaisons la solution de
tous les problèmes de géométrie et de mécanique, sans qu'il soit nécessaire

4. Voir Revue des Deux Mondes, 4*' mai 4864.

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Yi DES PROGAËS DE LA MÉCANIQUE.

de recourir aux raisonnements faits sur la figure ou inspirés par l'étude
profonde des mécanismes^ comment on peut espérer d'obtenir la proportion
des figures et des mouvements au moyen de règles uniformes qui rempla-
ceraient le génie du géomètre par la patience du calculateur.

La mécanique a été renfermée dans une seule formule, mais il est
difficile de Ten faire sortir : cette haute vérité, qui contient toutes les
autres, ne les montre facilement que lorsqu'on les connaît à l'avance. La
raison soumise, avant d'être éclairée, y trouve rarement la vue distincte
de chaque résultat particulier, et ce n'est pas par là que ceux qui ne voient
pas commenceront à voir. Parce que Lagrange s'est élevé, par un admirable
effort de génie, jusqu'à la source de toutes les vérités de la science,
n'a-t-on plus qu'à se confier au courant en abandonnant le gouvernail pour
se laisser doucement et paisiblement descendre? Ce n'est pas ainsi qu'il le
faut entendre. Le fleuve n'est pas navigable, et il n'est pas donné à tous de
le parcourir sans rencontrer bien des écueils. En présence de cette formule
maîtresse qui contient tout, il reste beaucoup à chercher, et pour la trans-
former en vérités sensibles, il faut être doué d'un génie spécial qui n'est,
à proprement parler, ni celui de la mécanique ni celui de la géométrie.

Lors même que les géomètres, réussissant dans cette grande entreprise,
atteindraient le but vers lequel, depuis plus d'un demi-siècle, ils s'avancent
incessamment, et qui dépasse peut-être la portée de l'esprit humain, la
mécanique ne serait pa'S absorbée par l'analyse; les deux sciences, unies
d'un lien de plus en plus étroit, n'en resteraient pas moins distinctes et
grandiraient l'une par Vautre en se prêtant un mutuel secours. La per-
fection des méthodes, pas plus là qu'ailleurs, ne pourra jamais suppléer à
la puissance du talent, et les grands génies, quoi qu'il arrive, conserveront
la possibilité de faire de grandes découvertes.

« Toutes les grandes choses ont leur excès », a dit un illustre écrivain;
cela est vrai, même dans la science. Quoique l'on ne soit jamais allé jusqu'à
rejeter Fétude directe des questions particulières, on s'est trop souvent
élevé au-dessus d'elles; les belles méthodes générales de la mécanique
analytique ont été, pendant quelque temps, suivies d'une manière trop
exclusive , et en s'altachant à montrer ce que les divers problèmes on

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DES PROGRÈS DE L\ MÉCANIQUE. tu

d'identique, on s'est exposé à perdre de vue ce qui les dislingue les uns des
autres. Les géomètres purs, en embrassant avec une savante monotonie
rinûnie variété des détails connus dans l'application des formules, en van-
tant l'élégance et l'uniformité de leurs méthodes, en y pliant peu à peu
l'enseignement tout entier de la science dans tous les pays, ont acquis à
leurs procédés préférés une autorité, je dirai presque une tyrannie, sous
laquelle les méthodes opposées, plongées dans un sommeil que nul ne trou-
blait plus, semblaient mourir faute d'aliments.

On raconte qu'il y a une trentaine d'années à peine, un professeur,
curieux des vieilles traditions, avait eu recours aux méthodes du géomètre
grec Apollonius pour démontrer par la géométrie pure les propriétés
principales des sections coniques ; ses élèves, avancés déjà dans la science,
mais habitués à rattacher toutes leurs recherches à la méthode de Descartes,
exclusivement suivie jusque-là, furent charmés de l'élégance de ces idées
nouvelles à leurs yeux et de la facilité inattendue avec laquelle, disaient-
ils , l'application de Valgèbre à la géométrie pouvait se traiter sans algèbre*

Trois hommes supérieurs ont réagi, surtout à notre époque, contre cette
exagération d'une idée grande et féconde et contre l'abandon des procédés
les plus fins et les plus brillants de l'esprit humain : M. Poncelet, dans son
Traité des propriétés projectives, et M. Chasles dans ses nombreux et admirables
écrits, ont gagné, vraisemblablement pour toujours, la cause des méthodes
qui les ont conduits si haut, tandis que M. Poinsot, dans une série de
mémoires qui resteront d'impérissables modèles d'élégance et de pro-
fondeur, montrait que, dans la mécanique, rien ne dispense de considérer
les choses en ellesrmêmes, sans jamais les perdre de vue dans le cours du
raisonnement. L'étude des beaux travaux que je viens de citer serait inté-
ressante et instructive à plus d'un titre; mais chaque jour voit augmenter
le nombre des lecteurs sérieux qui les considèrent à bon droit comme
classiques, et celui qui voudrait aujourd'hui chercher à les défendre contre
une appréciation inintelligente et injuste arriverait une trentaine d'années
trop lard. Les chefs-d'œuvre sont peu à peu, quoi qu'on fasse, acceptés
comme ils doivent l'être; ils ne changent pas toujours les esprits, mais ils
^'imposent à leur attention. Nul n'oserait, par exemple, aujourd'hui con-

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Tiii DES PROGRÈS DE LA MÉGANIQUE.

tester rîmportance et la hauteur des travaux mécaniques de Poinsot : il
semble évident déjà que la postérité doit placer Tillustre auteur de la
Statique bien au-dessus des contemporains, jadis plus célèbres, qui l'ont
s longtemps méconnu. Poisson disait, au sein même, je crois, du Bureau
des longitudes : « Si Poinsot se présentait à l'École polytechnique, ma con-
science ne me permettrait pas de l'y admettre. » La section de géométrie,
en 1813, était moins sévère dans son jugement et consentait à l'inscrire au
troisième rang sur la liste des candidats à la succession de Lagrange :
l'Académie le nomma, et fit bien. Une exposition de l'ensemble de ses
travaux et des idées neuves qu'il a apportées dans la science aurait
été alors une œuvre utile et méritante; sans avoir aujourd'hui la même
raison d'à-propos, elle offrirait encore un intérêt sérieux.

Les travaux que je veux signaler aujourd'hui sont dus à un esprit
fin et délicat dont l'analogie avec celui de Poinsot m'a souvent frappé.
Les voies qu'ils suivent sont très-différentes : la science de l'un tend à la
pratique, celle de l'autre à la contemplation; mais ils ont tous deux
le même sentiment profond de la réalité; ils témoignent pour les routes
battues le même éloignement, poussé parfois jusqu'à l'injustice; ils consi-
dèrent tous deux, avec un dédain que je ne partage pas, les travaux
estimables qui, de près ou de loin, ressemblent au devoir d'un bon
écolier, et pour ajouter enfin un dernier trait qui leur est commun, tout
ce qui dans la science ne leur semble pas clair n'existe pas à leurs yeux.
M. Léon Foucault se sent capable d'inventer; absorbé par l'exploitation de
ses idées, qu'il creuse consciencieusement, sans se décourager jamais , il
ne se croit pas toujours le temps d'amasser des vérités dont l'usage
semble encore lointain, et pour combler les lacunes d'une instruction
mathématique très-solide, mais peu étendue, il attend systématiquement
que le besoin s'en fasse impérieusement sentir.

On lit dans Galilée un passage très-curieux où, après avoir énoncé le
principe des vitesses virtuelles, il déclare, pour toute démonstration, que
quiconque niera le théorème ou conservera seulement le plus léger doute,
prouvera qu'il ne comprend rien à la théorie des machines. M. Foucault pro-
nonce avec la même conviction des analhèmes du même genre contre ceux

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DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE. i\

qui contestent l'exactitude de ses conceptions; il va tout droit où le con-
duit sa vue, et comme il est fort clairvoyant, il n'admet pas qu'on le soit
moius que lui : ses contradicteurs sont pour lui rebelles à la vérité, et il
les accuse de nier l'évidence. S'il se trompait souvent ou seulement
quelquefois, on pourrait lui reproclier l'ignorance volontaire des formes
classiques; mais ses assertions, qui ont tant occupé les géomètres, s'étant
toujours trouvées exactes, je vois dans cette ignorance même la preuve
d'un mérite original et tn'\s-supérieur.

I.

La première invention mécanique de M. Foucault est l'éclaUiute
démonstration qu'il a donnée du mouvement de la terre, en le rendant
sensible à tous les yeux au moyen d'un pendule librement suspendu à un
fil. L'influence que la rotation de la terre devrait exercer sur les phéno-
mènes observables à sa surface a été l'une des premières objections adres-
sées à Copernic. On énumérait des conséquences très-dures à admettre,
qu'il semblait impossible d'éviter après avoir accepté le principe; mais ses
partisans ont facilement dissipé ces vaines et chimériques préoccupations,
et fait triompher la vérité par des réponses complètement décisives. Ils
ont montré que, malgré la rotation de la terre, les oiseaux peuvent
s'élever au plus haut des airs et redescendre tranquillement vers leur nid
sans que chaque minute les en éloigne de plusieurs lieues; qu'une pierre
lancée verticalement de bas en haut ne doit pas retomber à une centaine
de pas vers l'ouest, et qu'une armée peut envoyer des balles et des
boulets de canon, des flèches même et des javelots contre un ennemi situé
à l'est, sans que la rotation de. la terré le dérobe à ses coups. Galilée a
répondu à ces objections, mais il a légèrement dépassé le but : suivant lui,
tous ces phénomènes sont absolument illusoires, et le mouvement rapide
(jui nous emporte tous est rigoureusement et mathématiquement insensible.

Si la terre était entraînée par un mouvement de translation, quelque
rapide qu'on voulût le supposer, pourvu qu'il fût uniforme, il n'exercerait
aucune influence, petite ou grande, sur les phénomènes qui s'accom-

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XI DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE.

plissent autour de nous; mais la terre tournant autour de son axe, cette
rotation doit produire de petites perturbations qui n'ont été analysées que
plus tard et peu à peu, et dont M. Foucault a montré pour la première
fois les effets avec une incontestable évidence.

Varignon paraît avoir signalé le premier, en 1707, la contradiction
géométrique des lois de Galilée sur la chute des corps avec l'hypothèse
de la rotation de la terre et celle d'une pesanteur constante; il se borne à
montrer que la réunion de ces trois hypothèses implique contradiction
sans oser décider celle qui doit être modifiée, et sans indiquer même ses
conjectures ; il est à croire d'ailleurs que s'il se fût prononcé, il n'eût pas
bien choisi ; son ouvrage sur la cause de la pesanteur le montre fort mal
préparé à traiter de telles questions. On voit sur le frontispice une petite
vignette fort élégante représentant deux personnages, un militaire et un
religieux, auprès d'un canon braqué vers le zénith; ils regardent en l'air
comme pour suivre le boulet qui vient d'être lancé. Sur la gravure même
on lit ces mots : « Retombera-t-il? » Le religieux est le célèbre père
Mersenne, et son compagnon est M. Petit, intendant des fortifications. Ils
ont répété plusieurs fois cette dangereuse expérience, et comme ils ne
furent pas assez adroits pour faire retomber le boulet sur leur tête , ils
crurent pouvoir en conclure qu'il était resté en l'air, où sans doute il
demeurerait longtemps. Varignon ne conteste pas le fait, mais il s'en
étonne : « Un boulet suspendu au-dessus de nos têtes, en vérité, dit-il,
cela doit surprendre! » Les deux expérimentateurs, s'il est permis de les
nommer ainsi, firent part à Descartes de leurs essais et du résultat
obtenu : on sait que l'intrépide philosophe ne demeurait jamais court;
c'était un oracle toujours prêt qui répondait à tous et à tout. Il ne vit dans
le fait supposé exact qu'une confirmation de ses subtiles rêveries sur la
pesanteur. Plus d'un siècle après; d'Alembert, qui analysa très-nettement
le phénomène, calcula la déviation du boulet, en faisant abstraction de la
résistance de l'air. Un projectile, lancé verticalement de bas en haut avec
une vitesse de 1,800 pieds par seconde, doit être dévié vers l'est et
retomber à 600 pieds de son point de départ; et c'est, suivant lui, pour
l'avoir cherché trop près, que Mersenne et Petit n'ont pas retrouvé leur

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DES PROGRÈS DE L\ MÉCANIQUE. xi

boulet; mais cette explication n'est pas même admissible : la résistance de
l'air, négligée par d'Alembert , exerce une très-grande influence. D'après
les calculs de Poisson, une balle de fusil lancée avec une vitesse de 400 mè-
tres par seconde, qui dans le vide retomberait à 50 mètres de son point
de départ, ne serait déviée dans l'air que de quelques centimètres. L'expé-
rience de Mersenne prouve donc seulement la difficulté de lancer un boulet
dans une direction rigoureusement verticale : une balle de fusil serait plus
facile à diriger, mais l'erreur de pointage, ajoutée à l'influence des courants
d'air, produirait certainement des déviations plus considérables encore que
celles qu'il faut mesurer. D'Alembert indiqua dans la même dissertation les
elTets du mouvement de la terre sur les projectiles lancés dans une direc-
tion quelconque et sur la chute verticale d'un corps pesant abandonné à
lui-même. Laplace a repris la question dans la Mécanique céleste y et trouvé
des résultats semblables. L'illustre Gauss s'en est également occupé.
Poisson enfin y a consacré deux longs mémoires, dont la conclusion géné-
rale est que les déviations sont toujours fort petites et exigeraient pour
être constatées des expériences minutieuses, presque toutes irréalisables.
Les plus célèbres et les plus exactes ont été faites, en 1833, dans les
mines de Freyberg par M. le professeur Reech; il laissait tomber librement
un poids et mesurait la déviation vers l'est; la hauteur de chute était de
158 mètres; la moyenne de cent six expériences a donné une déviation de
28 millimètres environ et trop faible pour être dégagée avec certitude de
toutes les influences perturbatrices , en sorte que l'évidence du résultat
n'est pas assez frappante pour fermer la bouche aux incrédules. C'est à
l'occasion de faits de ce genre et des déductions logiques qui y conduisent
que Laplace écrivait : « Quoique la rotation de la terre soit établie avec
toute la certitude que les sciences physiques comportent, une preuve
directe de ce phénomène doit intéresser les géomètres et les astronomes. »
Cette preuve sans réplique, M. Foucault l'a apportée à l'Académie des
sciences le 3 février 1851, et comme l'avait prévu Laplace, elle intéressa
vivement les astronomes et les géomètres : elle n'apprit à personne que la
terre tourne et que sa rotation peut modifier les phénomènes dynamiques
à la surface, mais elle en montra un effet très-net, très-facile à observer,

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XII DES PROGRÈS DE L\ MÉCAINQUE.

et qui, grandissant avec le temps, ne pouvait être ni attribué à aucun autre
principe, ni masqué par les perturbations accidentelles.

Nous croyons devoir reproduire les termes mêmes de la communi-
cation de M. Foucault :

u Les observations si importantes et si nombreuses dont le pendule a été jusqu'ici
l'objet sont surtout relatives à la durée des oscillations ; celles que je me propose de faire
connaître à l'Académie ont principalement porté sur la direction du plan d'oscillation,
qui, se déplaçant graduellement d'orient en occident, fournit un signe sensible de la
rotation de la terre.

« Afin d'arriver à justifier celte interprétation d'un résultat constant, je ferai abstrac-
tion du mouvement de translation de la terre, qui est sans influence sur le phénomène
que je veux mettre en évidence, et je supposerai que l'observateur se transporte au pôle
pour y établir un pendule réduit à sa plus grande simplicité, c'est-à-dire un pendule
composé d'une masse pesante homogène et sphérique, suspendu par un fil flexible à un
point absolument fixe; je supposerai même tout d'abord que ce point de suspension
est exactement sur le prolongement de Taxe de rotation du globe, et que les pièces
solides qui le supportent ne participent pas au mouvement diurne. Si, dans ces circon-
stances, on éloigne de sa position d'équilibre la masse du pendule, et si on Fabandonne
à l'action de la pesanteur sans lui communiquer aucune impulsion latérale, son centre
de gravité repassera par la verticale, et , en vertu de la vitesse acquise , il s'élèvera de
l'autre côté à une hauteur presque égale à celle d'oi il est parti. Parvenu en ce point, sa
vitesse expire, change de signe, et le ramène en le faisant encore passer par la verticale,
un peu au-dessous de son point de départ. Ainsi Ton provoque un mouvement oscillatoire
delà masse suivant un arc de cercle dont le plan est nettement déterminé, et auquel
l'inertie de la matière assure une position invariable dans l'espace. Si donc ces oscilla-
tions se perpétuent pendant un certain temps, le mouvement de la terre, qui ne cesse de
tourner d'occident en orient, deviendra sensible par le contraste de l'immobilité du plan
d'oscillation dont la trace sur le sol semblera animée d'un mouvement conforme au
mouvement apparent de la sphère céleste, et si les oscillations pouvaient se perpétuer
pendant vingt-quatre heures, la trace de leur plan exécuterait dans le même temps une
révolution entière autour de la projection verticale du point de suspension.

« Telles sont les conditions idéales dans lesquelles le mouvement de rotation du
globe deviendrait évidemment accessible à l'observation; mais en réalité on est obligé de
prendre un point d'appui sur un sol mouvant; les pièces rigides où s'attache l'extrémité
supérieure du fil ne peuvent être soustraites au mouvement diurne, et l'on pouvait
craindre à première vue que le mouvement communiqué au fll et à la masse pendulaire

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DES PROGRÈS DE LA MÉCAî^lQUE. xiii

n'altérât la direction du plan d'oscillation. Toutefois la théorie ne montre pas là une dif-
ficulté sérieuse et, de son côté, l'expérience m'a montré que, pourvu que le fil soit rond
et homogène, on peut le faire tourner assez rapidement sur lui-même, dans un sens ou
dans l'autre, sans influer sensiblement sur la position du plan d'oscillation, de sorte que
l'expérience, telle que je viens de la décrire, doit réussir au pôle dans toute sa pureté.
« Mais quand on descend vers nos latitudes, le phénomène se complique d'un élé-
ment assez difficile à apprécier, et sur lequel je désire bien vivement d'attirer l'attention
des géomètres. A mesure que l'on s'approche de l'équateur, le plan de l'horizon prend
sur Taxe de la terre une position de plus en plus oblique, et la verticale, au lieu de tour-
ner sur elle-même comme au pôle, décrit un cône de plus en plus ouvert; il en résulte
un ralentissement dans le mouvement apparent du plan d'oscillation, mouvement qui
s'annule à l'équateur pour changer de sens dans l'autre hémisphère, Pour déterminer
la loi suivant laquelle varie ce mouvement sous les diverses latitudes, il faut recourir soit
à l'analyse, soit à des considérations mécaniques et géométriques que ne comporte pas
l'étendue restreinte de cette noie. Je dois donc me bornera dire que les deux méthodes
s'accordent en négligeant certains phénomènes secondaires, à montrer le déplacement
angulaire du plan d'oscillation comme égal au mouvement angulaire de la terre dans le
même temps multiplié par le sinus de la latitude. »

M. Foucault décrit ensuite Texpérience dont, comnne chacun sait, la
réalisation est des plus faciles. Dès la séance suivante, un géomètre habile,
membre de la section de géométrie, s'empressa de montrer « comment
l'expérience importante de M. Foucault aurait pu être indiquée par les
équations du mouvement interprétées sans inadvertance. » Les équations ,
qui auraient pu indiquer l'expérience de M. Foucault, avaient en effet été
formées depuis longtemps : elles indiqueraient bien d'autres choses encore,
si on savait les faire parler; mais, interrogées par le célèbre géomètre
Poisson, elles lui avaient répondu que « la force perpendiculaire au plan
d'oscillation est trop petite pour écarter sensiblement le pendule de son
plan et avoir aucune influence appréciable sur son mouvement ». Dubuat,
Clairaut et Poléni avaient, avant Poisson, étudié mathématiquement
l'influence du mouvement de la terre sur les oscillations du pendule. Le
phénomène si simple et si concluant qui a tout d'abord frappé M. Foucault,
à peine entrevu par Poléni , était resté complètement inaperçu de Clairaut
et de Poisson.

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XIV DES PROGHfcS DE LA MÉCANIQUE.

L'expérience attira l'attention des savants les plus illustres, autant et
plus encore peut-être que celle des ignorants : la table des Comptes
rendus de l'Académie porte, en 1851, vingt-six articles au mot Petidule;
il n'y en avait pas un seul en 1850. MM. Binet^ Sturm, Poncelet, Plana,
Bravais, Hansten, Quet, Dumas, en ont fait successivement le sujet de leur
éludes analytiques. Leurs travaux sont de grande valeur sans doute, mais
l'explication la plus nette et la plus élégante du phénomène reste encore
celle que M. Foucault donnait à ses amis, en s'aidant, pour plus de clarté,
d'une petite boule de bois sur laquelle il avait tracé les lignes qui l'on
aidé à trouver la loi du phénomène.

Si l'expérience pouvait se faire au pôle, il n'y aurait aucune diflicultë;
la question est purement géométrique : le plan d'oscillation est invariable.
L'observateur, qui tourne avec la terre sans en avoir conscience, doit
attribuer à ce plan fixe Un mouvement égal et contraire, et le voir par
conséquent exécuter en vingt-quatre heures une révolution complète, en
tournant dans le même sens que les étoiles; mais à toute autre latitude la
difficulté est plus grande ; le plan d'oscillation ne reste pas immobile. On
peut en effet regarder comme évident qu'il doit être constamment vertical,
et comme la verticale change de direction, qu'elle décrit en vingt-quatre
heures un cône plus ou moins ouvert, suivant qu'on est plus ou moins près
de l'équateur, le plan qui la contient à chaque instant est nécessairement
un plan mobile dans l'espace. Les apparences sont donc produites ici par
la combinaison du mouvement de la terre avec le mouvement inconnu que
va prendre le plan du pendule, et qu'il faut déterminer. Or, pour y
parvenir, M. Foucault invoque un principe dont la démonstration rigou-
reuse n'a pas été donnée jusqu'ici , mais qui lui semble évident, comme à
Galilée le principe des vitesses virtuelles, et comme à Huyghens les postu-
lala sur lesquels il a fondé la théorie du pendule. Le plan d'oscillation ,
tout en restant vertical, doit, selon M. Foucault, se placer à chaque instant
de maiiière à faire le plus petit angle possible avec la position qu'il occupait
dans l'instant qui précède. Si l'on se donne, en un mot, la position du plan
d'oscillation à un certain moment, pour savoir ce qu'il est devenu après un
temps très-court, un millionième de seconde par exemple, il faut déter-

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DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE. xv

miner la position nouvelle qu'a prise la verticale par suite de la rotation
terrestre, et chercher, parmi tous les plans qui passent par cette direction,
celui qui forme avec le plan primitif le plus petit angle possible. Cette
ingénieuse hypothèse conduit très-simplement à la loi tant de fois confirmée :
la rotation du plan d'oscillation est proportionnelle au sinus de la latitude.

La belle expérience fut rapidement répétée dans l'Europe entière. Les
professeurs de Florence l'exécutèrent dès qu'ils en eurent communication,
et, par une association bien naturelle d'admiration, opérèrent à côté
même de la tribune de Galilée. Ils voulurent ensuite chercher dans les
procès-verbaux inédits de l'Académie del Cimento si, parmi les nombreuses
observations faites sur le pendule, il ne s'en trouverait pas qui eussent
trait à l'expérience nouvelle. Ils trouvèrent en effet les lignes suivantes,
écrites par Vivian i : Osservammo che tutti i penduli da un sol fib deviano
dal primo verticale e sempre per il medesimo verso.

L'assertion est très-claire. ïl n'est pas supposable que les acadé-
miciens del Cimento n'aient pas cherché la cause d'un eff'et aussi extraor-
dinaire; niais c'était une matière délicate, où il était dangereux de prendre
parti : ils avaient connu Galilée, les aventures de leur illustre compatriote
étaient encore récentes, et derrière la question du mouvement de la terre
ils entrevoyaient le saint-office. On connaissait son aversion opiniâtre
pour certaines vérités, et la critique moderne n'avait pas encore révélé
toute sa bienveillante mansuétude. Tout en gardant le silence sur la cause
présumée, l'Académie a donné dans ses mémoires imprimés l'indication,
moins précise il est vrai, du même phénomène, et la déclaration d'une
ignorance, peut-être volontaire, sur la nature des causes qui le produisent;
elle propose de mesurer le temps en comptant directement les oscillations
d'un pendule; mais elle conseille de le suspendre à deux fils, parce que le
pendule à un seul fil, quelle qu'en soit la cause , s'écarte insensiblement de
sa direction primitive, et son mouvement ne se fait plus bientôt dans un
arc vertical, mais par une spirale allongée dans laquelle les vibrations ne
se distinguent plus. Comme le remarque d'ailleurs avec équité le direc-
teur de l'institut polytechnique de Florence, ces citations inédites ou
obscures et oubliées n'enlèvent rien au mérite du nouvel inventeur,

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XVI DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE.

auquel elles étaient, comme à tous les physiciens, restées complètement
Inconnues.

Rien n'est plus ordinaire que de voir des inventeurs, persuadés qu'ils
ont atteint le but aussitôt qu'ils en ont approché, s'arrêter en laissant à
d'autres le soin de suivre les conséquences de leur idée et de perfectionner
leur œuvre. Un premier succès éteint leur ardeur et satisfait leur curiosité.
D'autres au contraire, plus persévérants et plus forts, regardent un premier
résultat comme l'occasion d'un nouveau travail : ils marchent avec ardeur
vers les vérités entrevues, en montrant incessamment, par l'heureuse
abondance de leurs développements et par des preuves continuelles
d'habileté, que le hasard n'est pas leur guide.

C'est à cette seconde classe d'inventeurs qu'appartient l'auteur de
l'expérience du pendule. Après avoir heureusement résolu un problème
réputé si diflicile, et mis dans une lumière éclatante une expérience
inaperçue jadis, dont il ne restait que quelques traces obscures, il a
cherché dans des combinaisons nouvelles des preuves plus sensibles
encore du mouvement de la terre; et, par une exacte analyse des forces
mises en jeu, il est parvenu à les diriger, en leur faisant produire des
eifets aussi brillants qu'inattendus. Un homme, enfermé sans boussole dans
une chambre et n'apercevant pas le ciel , peut trouver la direction du
nord et la latitude du lieu qu'il occupe. Tels sont les résultats extraor-
dinaires démontrés et réalisés aujourd'hui, et que tous les savants, il y a
vingt ans, auraient, sans hésiter, déclarés impossibles.

Frappé, comme tous les géomètres, par l'expérience du pendule,
M. Poinsot avait porté son attention sur le moyen de la rendre plus nette
encore, en substituant au plan idéal dans lequel se meut le fil, un objet
matériel, dont la rotation de la terre déterminât le mouvement. La dispo-
sition qu'il proposa ne semble pas réalisable, mais elle fut peut-être
l'occasion de l'invention du gyroscope. Le but primitif de cet instrument
est de suspendre un corps de telle sorte qu'il reste indépendant de la
rotation de la terre, et que les supports, tout en entraînant son centre de
gravité, ne changent nullement sa direction absolue dans l'espace. Il est
clair que cette immobilité réelle contrastant avec la rotation terrestre, dont

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DES PROGRÈS DE LA MËGANIQUE, xvii

nous n'avons pas conscience, produira un mouvement relatif qui mettra
celle-ci en évidence ; mais il faut pour cela que le système de suspension ,
permettant au corps tous les mouvements possibles autour de son centre,
ne puisse par cela même lui en imposer aucun. Les moyens de réaliser celte
condition sont connus depuis longtemps : la recherche n'en était d'ailleurs
qu'un jeu pour un mécanicien aussi expérimenté que M. Foucault, et son
gyroscope y satisfait avec un art parfait. Si l'on se borne cependant à
suspendre une masse de cette manière, l'expérience ne donne aucun
résultat : le mouvement relatif ne se produit pas , et c'est le frottement qui
l'empêche. On ne peut en effet affranchir le corps de toute attache; si
mobile que soit le support, il faut bien qu'il soit appuyé sur quelque chose,
et malgré la finesse de l'exécution , lé frottement intervient toujours dans
le mouvement relatif des pièces en contact pour le ralentir ou pour
l'arrêter. Pour éviter cet inconvénient, d'autant plus grave que les forces
qu'il s'agit de mettre en évidence sont plus petites, M. Foucault, avant de
suspendre son gyroscope, lui imprime une vitesse de deux à trois cents
tours par seconde; cette rotation n'augmente pas la pression sur les sup-
ports et les frottements restent les mêmes , mais elle accroît la résistance
qui serait nécessaire pour empêcher le mouvement relatif que l'on veut
observer, et l'axe du corps peut alors s'arrêter, en semblant par là se mou-
voir, puisque tout tourne autour de lui.

L'idée de faire tourner un corps pour affermir la stabilité de son
orientation dans l'espace est extrêmement ingénieuse; elle repose sur un
principe que l'auteur regarde comme évident, et qu'il justifie d'ailleurs
par des expériences très- faciles et très-claires. Quelques explications
semblent cependant nécessaires pour le mettre dans tout son jour.

Les géomètres anciens ont méconnu la loi d'inertie; c'est pour cela que
la mécanique est une science toute moderne. Un point matériel isolé se
meut en ligne droite et d'un mouvement uniforme tant qu'aucune cause
étrangère ne vient le troubler. Nego ullum molum perennem non rectum a Deo
conditum esse, a dit Kepler, et les géomètres ont fait de cet axiome la base
solide de la science du mouvement; toutefois, en voulant appliquer ce
principe, on rencontre dès les premiers pas bien des difficultés. Les points

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XVIII DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE

d'un même corps sont solidaires, leur distance doit rester invariable; si
donc on les lance dans des directions différentes, ce qui a lieu lorsqu'on
imprime au corps une rotation, il faut absolument qu'ils réagissent les uns
sur les autres, en s'imposant en quelque sorte des concessions mutuelles,
sinon le corps se brise et vole en éclats; c'est ce qui arrive, par exemple ,
lorsque dans une machine la roue du volant se trouve lancée avec une trop
grande vitesse. Mais les corps solides des géomètres ne se brisent jamais ;
ils trouvent dans leur rigidité , inflexible par hypothèse, la force nécessaire
pour écarter incessamment chaque point de la ligne droite qu'il tend à
suivre et qui le séparerait des autres. Le mouvement général qui concilie
tout est fort compliqué lorsqu'il s'agit d'un corps irrégulier, et l'on ne s'en
fait tout d'abord qu'une idée fort obscure. Poinsot l'a beaucoup éclaircie ;
c'est là une des questions qui l'ont le plus occupé, et, comme il le dit lui-
même, une des choses qu'il a le plus désiré de savoir en mécanique. Dans
le cas d'un corps régulier tournant autour de son axe de figure, le phéno-
mène devient d'une extrême simplicité; la rotation persiste indéfiniment
avec la même vitesse, et se fait toujours autour du même axe tant
qu'aucune influence extérieure n'intervient. Pour changer la direction de
l'axe, il faut changer celle de toutes les vitesses qui animent les différents
points; Teffort nécessaire grandit avec ces vitesses, et l'on peut faire en
sorte que, dans l'expérience du gyroscope, les frottements qui restent les
mêmes n'aient plus la puissance de le développer. Le corps, suspendu
comme nous l'avons dit et animé d'un mouvement rapide de rotation,
conservera donc la même direction dans l'espace; il est soustrait ainsi à la
rotation de la terre, son centre seul y participe; mais selon notre façon de
juger les choses, nous verrons son axe décrire un cône de révolution avec
une vitesse telle que si l'expérience se prolongeait, il accomplirait un tour
en vingt-quatre heures.

Le système de suspension, légèrement modifié, permet de retirer peu à
peu à l'instrument la liberté absolue qu'on lui laisse dans la première
expérience; on peut à volonté fixer l'axe du corps dans un plan horizontal
ou vertical d'où il ne peut plus sortir, en restant toutefois absolument libre
de s'y mouvoir en tout sens. Lorsque le plan choisi est horizontal , l'axe du

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DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE. xix

gyroscope ne peut y rester en équilibre qu'en se dirigeant vers le nord , et
c'est autour de cette direction qu'on le voit immédiatement osciller, for-
mant ainsi une sorte de boussole mécam'que dans laquelle le magnétisme
ne joue aucun rôle. En forçant l'axe du gyroscope à rester dans le plan
méridien, on obtient un résultat non moins remarquable : on le voit se
diriger parallèlement à l'axe du monde, et il donne la latitude approchée
du lieu indépendamment de toute observation astronomique.

A ces curieux phénomènes qu'il a expliqués et prévus, M. Foucault en
adjoint un grand nombre d'autres dont il serait malaisé de faire ici l'énu-
mération et qui font de son instrument le moyen le plus élégant et le plus
net d'étudier la rotation des corps ; les lois suivant lesquelles les phéno-
mènes se composent sont rendues visibles en quelque sorte , et l'autorité
infaillible de l'expérience confirme, quelquefois même à l'avance, les déduc-
tions très-assurées, mais souvent très-cachées , de la géométrie la plus
profonde.

II.

Tout en continuant ses travaux sur la rotation, M. Foucault pour*
suivait de belles recherches de physique entreprises depuis longtemps. Je
ne veux parler ici que de ses inventions mécaniques, mais toutes les
parties de la science sont étroitement unies : les vérités se prêtent une
clarté mutuelle, et la connaissance profonde d'une théorie augmente sur
tous les autres points la puissance et les ressources d'un esprit ingénieux.

M. Foucault avait appliqué son génie inventif à la construction des
miroirs. Les lunettes dans lesquelles la lumière des astres est transmise à
l'œil par réfraction étaient préférées depuis longtemps aux télescopes dans
lesquels elle est réfléchie. La construction des miroirs présentait en effet de
grandes difficultés : les moindres inégalités ont sur la netteté de l'image
une influence bien plus grande que celle d'une incorrection semblable dans
la construction de l'objectif delà lunette. La substitution du verre au métal
dans la construction des lunettes a été un véritable événement dont
l'initiative appartient en grande partie à M. Foucault. Il a montré l'éton-

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XX DES PROGRÈS DE LA MÉGANIQUE.

nante efficacité des retouches locales pour perfectionner indéfiniment,
sans les recommencer, les surfaces de verre, qui ensuite, argentées chimi-
quement, fonctionnent à la manière des plus beaux miroirs et donnent à
leur foyer d'excellentes images. Pour Texploration du ciel, un télescope
ainsi constitué peut lutter avec une lunette achromatique de même
diamètre et coûte environ six fois moins. La matière du miroir est en verre
commun, tandis que les cristaux de haut prix doivent former les éléments
de l'objectif achromatique; le miroir, en outre, n'a qu'une surface et
l'objectif en a quatre; la distance focale de la lunette étant enfin trois ou
quatre fois plus grande que celle du télescope, les frais de montage et
d'abri sont augmentés par là dans une proportion qui rend l'achat de
l'instrument inaccessible aux particuliers. Le télescope sera donc souvent
préféré et tend chaque jour à l'être davantage.

Une fois construit cependant, il faut le diriger vers le ciel pour y con-
templer l'astre que l'on veut étudier, et comme le champ de la vision est
malheureusement très-borné, il faut lui imprimer un mouvement continu
pour suivre les astres, qui, se déplaçant à chaque instant, ne seraient visi-
bles dans un instrument fixe que pendant quelques secondes; le télescope
doit donc tourner, comme les astres, d'orient en occident, en faisant un
tour en vingt-quatre heures. Si l'on songe que le grand télescope construit
récemment pour l'observatoire de Marseille [pèse 1,000 kilogrammes, on
comprend toute la difficulté d'un tel problème.

La solution obtenue par un mécanisme d'horlogerie serait complè-
tement insuffisante ; les impulsions successives séparées nécessairement
par des temps d'arrêt donneraient à la lunette un tremblement continuel,
en faisant pour ainsi dire sautiller l'astre observé autour du fil auquel on
doit rapporter son mouvement, et un tel instrument ne saurait suffire aux
observations scrupuleuses et assidues de nos astronomes. Les systèmes le
plus habituellement employés peuvent être comparés à des tournebroches
plus ou moins perfectionnés et ne donnent aucune précision. 11 faut citer
néanmoins d'une manière spéciale l'élégant mécanisme appliqué par Gam-
bey au petit équatorial qu'il a construit pour l'observatoire de Paris; mais
tout en admirant cette ingénieuse solution, les constructeurs l'ont trouvée

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DES PROGRÈS D£ LA MÉGANIQUE. XXi

généralement trop indirecte et trop dispendieuse pour chercher à Timiter.
A Greenwich le nouvel appareil est mis en mouvement par un mécanisme
dont on dit beaucoup de bien, et qui cependant ne semble pas pouvoir être
adopté : c'est une petite turbine à eau dont la valve est gouvernée par un
pendule conique; mais la nécessité d*un cours d'eau et la possibilité de la
gelée sont des inconvénients graves devant lesquels la plupart des obser-
vatoires reculeront très-certainement.

Peu satisfait de ces appareils et de quelques autres proposés ou essayés
jusqu'ici, M. Foucault ne désespéra pas de pouvoir résoudre plus simple^
ment ce problème si dii&cile : il y est parvenu à l'aide d'un principe dont
les applications doivent s'étendre dans toutes les branches de l'industrie*
Tout le monde connaît les boules massives que l'on voit tourner dans
toutes les machines à vapeur, et qui, s'écartant lorsque la rotation s'accé-
lère, diminuent l'orifice d'admission de la vapeur en modérant la force dès
qu'elle est devenue trop grande. L'efficacité de cette disposition est malheu^
reusement trop douteuse et trop lente : on corrige l'efFet que l'on veutcom*
battre en lui faisant produire un effet contraire; les deux causes opposées
se choquent confusément, mais rien n'établit entre elles un équilibre
rigoureux et ne balance exactement leur contrariété pour donner une
solution précise. La vitesse, d'ailleurs, ne peut être modérée queparl'écar-
tement des boules, qui en suppose l'accroissement préalable. L'inégalité est
donc imparfaitement corrigée, et elle n'est pas prévenue. M. Foucault,
profitant d'une idée déjà émise par l'habile constructeur M. Meyer, de
Mulhouse, s'est proposé de rendre la vitesse de rotation de l'appareil indé-
pendante de l'angle d'écartement, et de diminuer pour cela le poids des
boules par un contre-poids dont l'action augmente quand l'écart est plus
grand; il a trouvé les conditions précises d'une compensation rigoureuse,
et des dispositions diverses permettent de les réaliser mathématiquement
avec une parfaite justesse : il suffirait, par exemple, de faire descendre le
contre-poids sur la courbe tant de fois rencontrée depuis Huyghens par les
mécaniciens géomètres, et que l'on nomme cycloKde. Celte disposition don-
nerait un instrument théoriquement parfait comme le pendule cycloïdal
d'Huyghens, mais il n'a pas plu à M. Foucault de l'adopter ; c'est chez lui

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XXII DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE.

une maxime absolue, que dans un appareil durable et précis on ne doit
employer ni chaînes, ni cordages, ni poulies, ni courbes, ni coulisses, ni
galets, ni flotteurs, ni liquides, rien autre chose enfln que des contre-poids
guidés par des droites articulées. C'est à ces pièces solides et inflexibles
qu'il réduit ce que Fontenelle appelait la matière machinale. N'acceptant donc
ni les courbes ni les fils, il a remplacé la cycloïde par un système de
leviers, préférant à la perfection théorique une disposition plus efficace
et plus solide, qui, sans atteindre rigoureusement le même but, satisfait
pleinement à toutes les convenances de la pratique.

L'organe principal du régulateur étant mis en relation avec la machine,
indiquera si la vitesse est plus grande ou plus petite que celle qui lui con-
vient. Les boules seront folles, et la plus légère variation de vitesse les for-
cera à s'élever au plus haut ou à se rapprocher jusqu'à toucher la tige. On
pourra dire alors, en un certain sens, que l'appareil est régulier par essence
et capable d'une seule vitesse ; mais comment lui donner la force néces-
saire pour imposer cette vitesse toujours égale et toujours permanente, et
communiquer son uniformité? M. Foucault y parvient en adaptant aux
boules un levier qui, guidé par elles, ouvre ou ferme la communication
d'un ventilateur avec l'air extérieur, en lui faisant consommer plus ou
moins de travail. De là une résistance qui, croissant aussi rapidement que
l'on veut, surveille pour ainsi dire la vitesse avec une continuelle vigi-
lance, la gouverne par des efforts toujours efficaces tant qu'ils ne sont pas
poussés à l'extrême, et témoigne de sa constance en conservant les boules
entre les limites d'écartement arbitrairement fixées. Lorsque l'une des
limites est atteinte, l'appareil abdique, et l'on est averti de son impuis-
sance; mais jusque-là le remède précède le mal, la résistance n'attend pas
pour s'accroître que le changement de vitesse se soit produit, et la machine,
qui semble douée d'une prévoyance instinctive, se raidit ou se relâche
avec une admirable souplesse pour soulager la puissance motrice ou la
tenir en bride en lui mesurant la résistance avec la plus précise exactitude.

La fonderie de Fourchambault, l'usine de M. Sautter, constructeur de
phares, et les ateliers de la maison Gail ont appliqué déjà le régulateur.
Les conditions deviennent ici très-différentes : la force motrice étant la va-

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DES PROGRÈS DE LA xMÉGANIQUE. xxiii

peur et non un poids^ il est facile de la réprimer directement en réglant
l'admission à l'aide du système des boules sans recourir à l'emploi du
ventilateur, qui ne serait d'aucune utilité. Le succès a été décisif; on peut
arrêter tout à coup le travail, les boules sont agitées un instant, mais la
machine, sans ressentir aucun trouble, continue à tourner tranquillement
avec une inflexible régularité.

M. Foucault a transformé très-heureusement son appareil en vue d'une
application plus importante encore. Sur les bateaux à vapeur, les régula-
teurs ordinaires sont complètement inefficaces; l'action delà pesanteur,
dérangée à chaque moment par les oscillations du navire, ne peut plus
donner de résultat utile, et si pour quelques instants seulement la tempête
soulève l'hélice au-dessus de l'eau, la puissante machine, qui conserve sa
force tout entière, ne rencontre plus d'obstacles, et lance les ailes avec
une violence tellement furieuse qu'elles se brisent parfois en retombant
sur la mer. La disposition adoptée concilie l'exactitude avec la simplicité
si nécessaire et si difficile à obtenir dans les appareils de ce genre. Le man-
chon auquel sont attachées les tiges qui portent les boules, au lieu d'être
fixe, glisse librement le long de l'axe, et, par un renversement ingénieux,
c'est le sommet opposé du parallélogramme articulé qui sert de point fixe.
Ce système oblige les boules, quel que soit l'écartement des tiges, à rester
dans un même plan horizontal; leur poids devient alors sans influence sur
le mouvement, et l'elTet de la pesanteur est annulé. Pour que le cercle
décrit par elles soit toujours parcouru dans le même temps, on démontre
alors très-aisément que la force centripète qui les sollicite doit être pro-
portionnelle au rayon de ce cercle, c'est-à-dire à la distance des boules à
l'axe, et cette condition est très-heureusement et très-simplement remplie à
l'aide de ressorts dont l'énergie augmente avec l'écartement, et peut, dans
les limites d'écart que permet la machine, lui être considérée comme pro-
portionnelle. L'isochronisme une fois obtenu, on achève de résoudre le
problème comme dans le cas des machines installées à terre.

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XXIV

D£S PROGRÈS DE LA MÉGANIQUE.

III.

Pour connaître un écrivain, il suffit, a-t-on dit, d'en lire une page. Ce
jugement, qui est fort juste, peut s'étendre à toutes les œuvres de l'esprit :
la faculté maîtresse, comme dit M. Taine, apparaît dans toute production
originale et personnelle, et pour la retrouver dans les autres travaux de
même origine, il n'est nécessaire d'aucun parti pris.

La physique a occupé M. Foucault plus longtemps que la mécanique
et avec un succès presque égal. Ce n'est pas mon dessein de passer en revue
ses recherches sur l'optique et sur l'électricité; dans des sujets divers on
retrouve le même esprit, et j'aurais peu de traits nouveaux à signaler dans
sa manière d'aborder les questions et de les résoudre.

En physique comme en mécanique, il montre plus de sagacité que de
profondeur : il ne fait pas de travaux d'ensemble, mais des inventions; il
n'apporte pas de théories, mais des faits décisifs et inattendus qui éclairent
et confirment les principes. Sans embrasser dans de vastes systèmes l'uni-
versalité des causes, il étudie la nature, moins pour en démêler les énigmes
que pour en approprier à notre usage les forces les plus cachées, et il
cherche moins curieusement enfin à contempler la lumière et à la montrer
qu'à la suivre. Il est difficile aujourd'hui d'enseigner la physique sans le
citer souvent avec honneur et sans manier les appareils qu'il a inventés
et construits. Ses travaux sur la vitesse de la lumière ont eu un grand
retentissement; il a cherché d'abord à faire réussir une expérience très-
importante mais complètement irréalisable, imaginée par Arago. D'après le
programme de l'illustre physicien, l'observation devait porter sur un rayon
de lumière réfléchi par un miroir tournant avec une vitesse de mille tours
par seconde et lancé par ce miroir à tout hasard pour aller rencontrer, s'il
avait ce bonheur, un autre miroir dont la rotation n'était pas moins rapide ;
après ces deux réflexions, un observateur attentif et assidu pouvait, suivant
un calcul de M. Babinel, nourrir l'espoir fondé d'apercevoir le rayon une fois
en trois ans dans les conditions d'une bonne expérience. L'appareil avait
été monté, mais ceux qui avaient regardé n'avaient rien vu, et douze ans

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DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE. xi?

s'étaient écoulés sans que les physiciens parvinssent à saisir les rayons fu-
gitifs : on considérait le projet d'Arago comme une ingénieuse et brillante
chimère. M. Foucault Ta réalisé; il a renvoyé le rayon dans une direction
fixe en rendant par là l'expérience très-facile et très-sûre. C'est à Arago
que revient sans contredit l'honneur des belles conséquences qui s'en
déduisent et qu'il avait prévues; mais sans M. Foucault nous les attendrions
peut-être encore. Après avoir atteint le but et forcé Tadmiration des plus
difficiles, lui seul ne fut pas satisfait. « Il est douteux, disait-il, que les expé-
riences faites à la surface de la terre puissent déterminer jamais la vitesse
de lumière avec la même exactitude que la discussion des observations
astronomiques. » Ce doute Ta tourmenté pendant treize ans, et de perfec-
tionnement en perfectionnement, il est parvenu enfin à assigner une
vitesse de 72,500 lieues par seconde que les physiciens ne contestent pas,
et que les astronomes les plus autorisés acceptent comme base de calculs
importants, qui ne vont à rien moins qu'à diminuer de plus d'un million
de lieues la distance présumée de la terre au soleil.

Citons encore, sans y insister, puisque la mécanique seule nous
occupe, l'interruption des courants électriques obtenus en faisant plonger
dans un bain de mercure, recouvert d'une couche d'alcool, le conducteur
mû par un ressort métallique qui vibre sous l'influence d'un électro-aimant
en fermant et rétablissant le courant avec une régularité parfaite une
soixantaine de fois par seconde. La substitution de cet interru{>teur aux
pièces solides qui, dans les mêmes conditions, seraient hors de service en
quelques minutes, est l'une des inventions qui ont permis au célèbre et ha-
bile M. RuhmkorlT la construction de ses beaux appareils d'induction. 11 est
impossible enfin de ne pas rappeler, en terminant, l'appareil régulateur de
la lumière électrique qui, construit d'abord pour imiter le soleil dans le
troisième acte du Prophète^ a été trop souvent employée depuis pour que
l'on songe encore à en citer l'inventeur. Ces travaux si divers mont.ent tous
l'alliance heureuse et bien rare de deux qualités que M. Foucault possède
excellemment: la pratique la plus délicate et la plus ingénieuse, unie aux
vues théoriques les plus exactes et les plus sûres.

Les industriels ont profité de ses inventions; les géomètres les ont

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XXVI DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE.

prises pour thèmes de calculs justement admirés; mais ses assertions pre-
mières ont été confirmées; elles subsistent dans toute leur étendue, et il
serait injuste d'oublier ou de méconnaître les idées simples dont elles sont
nées. Quoique la renommée de M. Foucault soit égale à son mérite, on n'a
pas jusqu'ici rendu pleine justice à son esprit éminemment mathématique.
Les mathématiques, considérées comme un pur exercice de Tintelligence,
l'avaient d'abord peu attiré, et il n'est pas impossible que les vérités abs-
traites les plus curieuses ne lui aient semblé autrefois que de vaines et
stériles subtilités; mais il a bien vite reconnu le lien immédiat et sensible
qui les unit aux applications; il a vu en elles la source d'une lumière supé*
rieure et pure qui éclaire les principes de la physique sans en corrompre la
simplicité. Il a demandé des conseils et des inspirations aux beaux travaux
de Poinsot : le commerce de ce grand esprit a élargi les vues et grandi le
cercle de ses méditations. Son goût très-prononcé pour la logique naturelle
subsiste toujours, mais il n'est plus exclusif : les procédés de pure intui-
tion ne pouvaient suffire à un inventeur aussi actif et aussi bien doué. Il a
compris que toutes les vérités s'éclairent mutuellement sans se gêner jamais,
et que, comme l'a dit Fontenelle, « il est plus aisé d'apprendre les mathé-
matiques que d'aller loin sans leur secours ». Nul peut-être ne saurait dire
avec plus de précision jusqu'où peuvent conduire les chemins courts et
faciles qu'il affectionne, et comment les principes sûrs et infaillibles de la
théorie éclairent un esprit bien fait, en lui servant de guide et de flambeau.
Sans eux le génie le plus heureux, conduit seulement par sa pénétration e
par la logique naturelle^ demeure suspendu dans une incertitude conti-
nuelle et trouve rapidement des bornes étroites auxquelles M. Foucault s'est
heurté autrefois, mais qu'il a franchies depuis longtemps. On lui a reproché
de manquer de rigueur, et sans rigueur, nul ne le conteste, il n'y a plus de
géométrie; c'est là une fausse accusation. M. Foucault, on ne doit pas
l'oublier, ne professe pas; il ignore l'art de présenter ses inventions selon
les formes de l'école ; il persuade contre les règles, et ne sait pas réduire
démonstrativement ses contradicteurs au silence. Cependant, à prendre ses
expressions dans la juste étendue de leur sens véritable, toutes ses asser-
tions sont exactes dans les termes mêmes où il les énonce : il sait toutes les

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DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE. xxvn

routes de la science du mouvement, il a pénétré au fond de ses théories les
plus abstraites, et pour Tembrasser tout entière, il ne lui manque que la
manière de savoir. La langue algébrique lui est peu familière; il la com-
prend, mais ne la parle pas, et ne sait trop que répondre quand on lui
montre ses vérités nouvelles préexistant dans de vieilles formules et décou-
vertes une seconde fois, comme le disait Poinsot, par la méthode qu'on
lui dit être la bonne et la véritable. C'est pour cela que, sans être plus
modeste qu'il ne faut, il a, je crois, besoin qu'on lui répète très-haut et
très-publiquement qu'il est dans une voie excellente et irréprochable et
qu'il serait bien fâcheux qu'il en changeât. Ses travaux n'empruntent rien
aux découvertes récentes de la science analytique; la savante simplicité
de ses méthodes aurait été accessible il y a deux cents ans, c'est là son ori-
ginalité à notre époque et la preuve décisive d'un rare mérite. Lorsque le
terrain sur lequel on se place a été longtemps parcouru par des chercheurs
aussi instruits qu'empressés, il faut beaucoup de bonheur pour y découvrir
des voies nouvelles; si ce bonheur n'accompagne pas toujours le talent, on
comprend que sans lui il serait impossible, et lorsqu'il est plusieurs fois
renouvelé, le sentiment équitable des juges éclairés lui accorde un autre
nom que l'avenir ne contestera pas, j'en ai la conviction, à l'ensemble
des travaux de M. Foucault.

Faut-il pour cela le choisir pour guide, et conseiller aux jeunes gens
qui cherchent leur voie de suivre son exemple et d'appliquer la méthode
d'étude et de recherche qui lui a si bien réussi? Ce serait les engager
dans une difficile entreprise et oublier qu'il a été dit : qui aime le péril y
périra; l'étude du passé est le guide le plus sûr de Tavenir. A aucune époque
peut-être l'instruction scientifique n'a été plus fortement organisée que de
nos jours ; nos grandes écoles, gardiennes des traditions les plus élevées,
la répandent avec abondance et fortifient leurs élèves par des exercices
continuels et savammant gradués; des cours publics, conduisant leur
auditeurs jusqu'aux dernières cimes de la science, leur permettetit de sa-
tisfaire presque sans travail une légitime et nécessaire curiosité; les théo-
ries, exposées et discutées au moment même où elles viennent de prendre
naissance, sont rendues claires et intelligibles à tous. On signale les progrès

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XXVIII DES PROGRÈS DE LA MÉCANIQUE.

qui restent à accomplir, les calculs qu'il serait utile d'entreprendre, les
expériences qui décideraient un point douteux, et chacun peut^ selon ses
goûts, ses forces et son degré d'instruction, choisir sa tâche et contribuer
à l'œuvre commune. Tout travailleur de bonne volonté est accueilli avec
bienveillance; on lui montre la trace de ceux qui l'ont devancé, en lui
livrant, pour l'aider à la suivre, toutes les richesses qu'ils ont acquises ; des
méthodes sûres et longuement éprouvées lui donnent en quoique sorte la
certitude du succès; il peut, s'il le veut, avec de tels soutiens, apporter au
progrès son modeste contingent et faire les premiers pas dans la route où
l'on devient célèbre. Un débutant doit profiter de ces précieux secours :
c'est le seul conseil prudent que l'on puisse lui donner, en souhaitant peut-
être tout bas qu'il se sente assez fort pour ne pas le suivre.

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OPTIQUE, PHOTOGRAPHIE

METHODE POUR APPLIQUER LE BROME

A LA

PRODUCTION DES ÉPREUVES DAGUERRIENNES

(1" Doyembre 1841.)

Le brome est, de toutes les substances connues% celle qui active le plus
la sensibilité des plaques iodées, et cette précieuse propriété lui aurait déjà
généralement attiré la préférence, si son emploi ne présentait des inconvé-
nients qui contrebalancent bien ses avantages.

Ces inconvénients résultent principalement de la grande difficulté qu'on
éprouve à préparer plusieurs plaques douées de la même sensibilité, de
façon que les expériences faites sur les premières puissent servir à guider
pour les suivantes. M. Fizeau, auquel on doit de connaître cette intéressante
propriété du brome, a paré jusqu'à un certain point à ces irrégularités.
Lorsque je commençai à employer cette substance, voici les renseignements
que je reçus de lui :

!• Faire par avance une dissolution saturée de brome dans Teau;

2* Prendre un volume connu et fixe de cette dissolution et l'étendre

4. Cette note a paru dans une brochure publiée par M. Ch. Chevalier sous le titre : Nouvelles
imtruciions sur Vusage du daguerréotype, Paris, 4844, in-8% 50 p.

t. Le bromure d'iode n'agit que par le brome qui entre dans sa composition.

1

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— 2 —

dans un volume constant d'eau filtrée de rivière, de façon à oblenir à peu
près la teinte de Teau-de-vie ;

S"" Prendre de celte dissolution une quantité constante et suffisante
pour couvrir le fond d'une capsule, d'une soucoupe, d'un vase plat quel-
conque, elle recouvrir immédiatement. On place cette capsule au fond
d'une boîte destinée à maintenir la planchette qui supporte la plaque environ
à un décimètre et demi de la surface libre de la dissolution de brome;

k"" Exposer la plaque iodée h l'émanation de la dissolution pendant
un espace de temps qu'on doit déterminer par Texpérience, Avec un
appareil bien réglé, le temps doit se limiter entre vingt secondes et une
minute.

Après chaque expérience on doit jeter la dissolution quia servi, et pour
l'épreuve suivante on reprend une égale quantité de la même dissolution,
et ainsi l'on obtient des résultats comparables.

Comme on le voit, d'après M. Fizeau, on ne doit point consulter la
teinte de la plaque; c'est uniquement le temps qui doit guider l'expéri-
mentateur pour faire absorber à la plaque la quantité voulue de brome.

Avec ces renseignements l'emploi du brome devient praticable, mais
je ne sais pourquoi ils sont restés généralement ignorés. On conçoit com-
bien celte idée de renouveler la dissolution pour chaque épreuve est heu-
reuse et importante; c'est là un grand point sans lequel on n'aurait jamais
pu arriver k l'exactitude. Cependant tout cela ne suffit p«is, les plaques ainsi
préparées au brome sont encore loin de présenter l'identité des plaques
seulement iodées. Voyons quelles sont les difficultés que l'on rencontre
encore et nous dirons ensuite comment nous en avons triomphé :

!• Il est difficile de faire en différents temps des dissolutions saturées
de brome identiques entre elles. Elles varient par la nature de l'eau, parle
temps depuis lequel elles sont faites, surtout si elles demeurent en présence
d'un excès de brome, probablement par la formation d'acide bromhydrique
qui dissout le brome en plus grande quantité; elles varient encore selon la
température. Si donc le point de départ est variable, les dissolutions
étendues le seront aussi et ce sera une première cause d'erreur. Ajoutons
qu'il faut environ vingt-quatre heures pour que l'eau se sature de brome,

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— 3 —

ce qui est un inconvénient quand on veut opérer immédiatement et que Ton
ne s'y est pas pris à Favance.

2* Pendant qu'on verse la dissolution dans un vase large et plat, elle
s'évapore et change de force. Elle s'évapore aussi pendant le temps qu'on
la découvre et qu'on ajuste au-dessus d'elle la plaque iodée. Enfin une botte
qui maintient cette plaque à un décimètre et demi au-dessus de la surface
liquide rappelle bien pour le volume les anciennes boîtes à l'iode qu'on
s'est empressé d'éliminer des appareils devenus plus portatifs. En outre, cette
grande botte a l'inconvénient de permettre à la vapeur de brome de s'égarer
dans un si grand espace avant que d'arriver à la plaque et d'être quelque*
fois absorbée par un des côtés de la botte plutôt que par l'autre; c'est une
circonstance fâcheuse qu'il faut éviter.

3"" On rencontre en outre, chemin faisant, quelques autres causes
d'erreur dont il est bon d'être prévenu et dont je vais avertir en décrivant
l'opération telle que je la pratique.

La dissolution de brome est tellement variable, sa force d'émanation
est tellement modifiée par tous les agents, en apparence les plus inoffensifs,
que toute précaution qui tendra à amener l'identité entre les diverses expé-
riences devra être adoptée. C'est en partant de ce principe que je me suis
fait une méthode.

J'emploie une dissolution beaucoup plus faible qu'on ne le fait d'ordi-
naire. Elle a l'avantage d'agir plus également en évitant les bouffées et de
répandre moins d'odeur; cela permet aussi d'employer une boite beaucoup
plus plate. Je la prépare en mêlant directement 5 décigrammes de brome
dans 1,000 grammes d'eau de rivière filtrée^.

Je mesure cette quantité de brome non en la pesant, mais en l'aspirant
dans une petite pipette que l'on fait en effilant un tube à la lampe, puis en
le tirant près de la même extrémité afin de déterminer entre ces deux rétré-
cissements une capacité égale au volume du poids de brome indiqué. Pour
opérer avec exactitude, et cela est important, 11 faut faire une petite marque

4. Il serait plus exact d'employer toujours de Teau distillée, mais c'est s'astreindre à une circon-
stance gênante ; en tous cas, après avoir pris une décision il faut éviter de changer, parce qu'on éprou-
verait de grandes différences.

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- 4 -

à l'endroit le plus étroit de Télranglement, puis on aspire le brome jusque un
peu au-dessus de cette marque*. On ferme alors avec le doigt l'extrémité
qu'on avait dans la bouclie et on fait baisser peu à peu le niveau du brome
jusqu'à la marque en faisant toucher à plusieurs reprises l'extrémité effilée
contre la paroi intérieure du goulot du flacon au brome. Ainsi on est bien
sûr de mesurer toutes les fois la même quantité; il ne reste plus qu'à mêler
ce brome au poids d'eau indiqué, et en agitant fortement pendant quelques
instants la dissolution est complète et prête à être employée.

On a l'habitude dans les laboratoires de conserver le brome en versant
par-dessus une couche d'acide sulfurique ; il faut éviter d'employer ce
brome ou le débarrasser complètement de cette couche acide, parce que, en

FIg. 1.

opérant comme je viens de le dire pour faire sa dissolution, il reste adhérent
après la pipette plus ou moins de cet acide qui se mêlant ensuite à l'eau
change sa puissance de dégagement.

Comme il est assez difficile de faire une petite pipette contenant juste
5 décigrammes de brome, il suffit de l'obtenir d'une dimension approchant;
on pèse ce qu'elle contient de brome et en faisant une proportion on a le
poids d'eau dans lequel ce contenu doit être dissous.

Ainsi obtenue, la dissolution de brome est d'un jaune clair. On l'emploie

4. Les personnes qui craindraient que cette aspiration du brome ne fût dangereuse pourraient déter-
miner d'abord l'ascension de quelques gouttes d'eau et aspirer ensuite le brome avec cet intermédiaire;
mais je trouve que pour peu que le tube ait SI ou 3 décimètres de long, il est impossible que
pendant un temps aussi court la vapeur puisse parvenir jusqu'à la bouche.

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— 5 —

dans un appareil fort simple, qui consiste dans une botte construite en glace
et mastiquée de façon à tenir l'eau bromée et à ne pas être attaquée par
elle (fig. 1). Sa hauteur intérieure est d'environ 3 centimètres; elle est pro-
tégée à l'extérieur par une autre botte en bois dans laquelle elle entre juste.
Cette seconde botte est construite de façon à laisser glisser sur les épais-
seurs de la glace une trappe également en glace qui ferme convenablement;
elle est telle en longueur et largeur qu'elle puisse admettre la planchette
qui vient se poser sur des tasseaux situés à la hauteur convenable pour
maintenir la surface de la plaque tout près de la trappe sans cependant
qu'elle risque d'y toucher.

Sur l'un des côtés, à la distance d'un centimètre du bord supérieur de
la glace, se trouve percé un trou dans la glace même, destiné à livrer passage
à un tube par lequel arrive la dissolution que par ce moyen l'on ne verse
qu'après avoir fermé la trappe. Dans l'un des angles il y a encore un autre
trou dans lequel on mastique un petit bout de tube de verre habituellement
bouché et destiné à faire écouler la dissolution qui a servi. Le tout est
supporté par trois vis calantes qui servent, avec un niveau à bulle d'air, à
placer l'appareil dans une position horizontale.

11 y a encore un tube de verre recourbé qui s'ajuste dans l'orifice situé
sur le côté. Il faut aussi avoir un flacon contenant pour l'appareil à grandes
plaques environ 100 grammes d'eau et un petit entonnoir.

Voyons maintenant comment faire usage de tout cela.

On commence par ioder la plaque à la manière ordinaire, ce que l'on
ait très-aisément, car on ne doit pas avoir peur du jour; l'action de la
lumière telle qu'elle se trouve répandue dans un appartement ne nuit pas
aux plaques qui doivent être soumises à l'évaporalion du chlorure d'iode
ou du brome, elle n'augmente pas non plus leur sensibilité quoi qu'en aient
dit certains amateurs empressés d'annoncer du nouveau et de l'extraordi-
naire. Si cette action était trop prolongée, la {flaque se voilerait et offrirait
à des yeux inexpérimentés l'aspect d'une épreuve passée : c'est à cette cir-
constance qu'il faut attribuer l'erreur grossière que je viens de signaler.
La plaque une fois iodée avec précisions on la met dans le châssis où elle

4. Par ioder avec précision, j'entends ioder bien uniformément et toujours de la môme leinle dans

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— 6 -^

peut attendre un temps très-long, plusieurs heures^ ce qui peut être fort
commode quand ou guette le moment favorable, un rayon de soleil, une
circonstance quelconque. Quand on veut la bromer, on emplit de dissolution
au moyen de l'entonnoir le flacon dont j'ai parlé, ce que Ton fait vivement
afin que le brome ne s'évapore pas. Alors on met l'entonnoir sur le tube
recourbé, et, ayant eu soin de fermer la trappe de glace, on verse rapide-
ment la dissolution dans la boite.

Ici se présente une précaution assez particulière ; à partir du moment
où l'on voit couler les dernières gouttes jusqu'à celui où l'on tire la trappe,
il est important de laisser écouler toujours le même temps, une demi-
minute par exemple. On satisfait aisément à cette condition en comptant
en soi-même jusqu'à un certain nombre et en même temps on agite
légèrement la boite, afin que la dissolution en mouille bien tout le fond,
et l'on place la planchette sur les tasseaux destinés à la recevoir. La demi-
minute écoulée, on tire vivement la trappe et on compte non plus en soi-
même parce que cela n'est pas assez exact, mais au moyen d'un compteur
ou d'un balancier de pendule, ou de tout autre instrument exact, un certain
nombre de secondes qu'il faudra déterminer pour chaque appareil, mais qui
doit se limiter entre 20 secondes et une minute ^ On reconnaîtra que l'on
est resté trop longtemps ou que la plaque a absorbé trop de brome, lorsque
l'épreuve se voilera sous l'influence du mercure. A mesure qu'une plaque
iodée absorbe du brome, sa sensibilité s'accroît jusqu'à une certaine limite,
celle ou le moindre excès cause un voile sur l'épreuve. C'est à cette limite
qu'il faut arriver pour avoir le maximum de sensibilité, et il n'y a que le
tâtonnement qui puisse y faire parvenir. Si l'on se tient en deçà, la plaque
n'est pas assez sensible, mais on n'en acquiert la certitude que par d'autres
expériences. Si l'on a été au delà, le voile de l'épreuve vous l'indique
immédiatement. Le temps convenable écoulé, on lève aussitôt la planchette
qu'on replace immédiatement dans le châssis et la plaque est prête à recè-

des expériences successives; la couleur jaune d'or, telle que Ta indiquée M. Daguerre, est celle qui
convient dans le plus grand nombre des cas.

4. Ce nombre de secondes ne varie qu'assez peu avec les changements de température; l'expérience
seule apprendra les limites de celte influence.

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— 7 —

voir rimpression de la lumière. Ainsi Ton voit que dans celte opération il
faut compter ses temps et ses mouvements, et cette précaution de laisser
écouler à peu près le même nombre de secondes après que l'on a versé la
dissolution jusqu'au moment où Ton tire la plaque, cette précaution, dis-je,
qui semble superflue, je la recommande tout particulièrement, parce qu'elle
est extrêmement importante et que sans elle tout le reste serait peine perdue.
Ce n'est que du moment que je m'y suis astreint que je compte la méthode
pour complète, 11 faut bien songer qu'il reste sous la glace un espace consi-
dérable qui se sature aux dépens de cette dissolution si faible et en si petite
quantité, et que cette saturation plus ou moins avancée doit influer sur
l'activité avec laquelle la plaque s'empare du brome.

Gomme la boite se trouve presque complètement fermée par la plan-
chette, il n'est pas nécessaire de se plonger dans une obscurité complète ;
ce n'est réellement que l'instant où l'on retire la planchette pour la remettre
dans le châssis, qui demande quelque précaution. Tout ce que je viens de
m'efforcer de démontrer peut donc se résumer ainsi :

i"* Préparer au moyen de la pipette une dissolution constante : 5 déci-
grammes de brome pour 1,000 grammes d'eau;

2* loder la plaque avec précision ;

•V Mesurer dans un flacon d'une capacité convenable une certaine
quantité de dissolution;

h^ Verser cette quantité dans la boite au brome, après avoir préalablement
fermé la trappe; laisser écouler environ une demi-minute, pendant laquelle
on agite légèrement la boite et on ajuste la planchette sur les tasseaux;

5* Tirer rapidement la trappe et compter un certain nombre de secondes
au moyen d'un instrument exact après lesquelles on enlève la planchette
qu'on replace aussitôt dans le châssis.

En opérant ainsi, j'ose avancer qu'on arrive à la même précision qu'avec
l'iode seul. Souvent même on peut compter sur une plus grande exactitude,
car en l'espace de quelques secondes qu'il faut pour impressionner conve-
nablement une plaque préparée au brome, le temps ne peut éprouver d'aussi
grandes variations que pendant la durée de l'exposition des plaques iodées
seulement. Cette grande rapidité présente encore l'avantage de permettre

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— 8 —

de faire coup sur coup plusieurs expériences avant que les circonstances
atmosphériques aient pu changer notablement.

Que dire donc du chlorure d'iode, qui ne présente ni Texactitude de
riode seul, ni la rapidité du brome? C'est une substance cependant bien
généralement employée ; il faut l'attribuer aux difficultés que Ton rencon-
trait avec le brome, difficultés qui me semblent vaincues et qui ne doivent
plus nous priver de ses avantages. Mais, je dois le redire en terminant, c'est
à M. Fizeau qu'appartient l'idée importante, l'idée capitale, celle de renou-
veler la dissolution pour chaque épreuve.

Je ne crois pas avoir à redouter la découverte de quelque nouvelle
substance plus sensible encore, car plus elle serait impressionnable, plus
elle exigerait de précaution et plus il serait défendu de s'en rapporter à
l'inspection de la plaque pour guider la préparation. Je dis cela pour les
personnes qui, comptant sur de nouveaux progrès, hésiteraient à adopter
une méthode qu'elles considéreraient comme trop spéciale. Celle que je
viens de décrire a au contraire l'avantage d'être générale. Car dans l'état
actuel des choses, elle est applicable au chlore qu'on pourrait employer en
dissolution pour remplacer le chlorure d'iode, au brome comme il vient
d'être dit, et à la dissolution de bromure d'iode que M. Gandin, dans son
illusion d*inventeur, considère, mais à tort, comme plus actif que le brome.
Il y a déjà longtemps que M. Fizeau a fait connaître la manière d'agir
du chlorure et du bromure d'iode. Le chlorure est une façon d'appliquer
le chlore et donne la sensibilité que donnerait le chlore, et le bromure
est une manière d'appliquer le brome et fournit la sensibilité particulière
au brome.

Ce n'est qu'après trois mois d'expérience de cette manière d'opérer, et
après l'avoir appliquée à la production de grandes épreuves, que j'ose la
proposer au public, tout disposé que je suis à accepter toutes les modifica-
tions qui seraient appuyées par la production de résultats meilleurs.

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DE LA
PRÉPARATION DE LA COUCHE SENSIBLE

QUI DOIT RECEVOIR

L'IMAGB DE LA CHAMBRE NOIRE^

(Académie des sciences, 14 août i8i3.)

M. Daguerre a signalé Fexistence d*une couche de matière organique
à la surface d*une plaque d'argent polie et desséchée par les procédés
usuels. II a considéré cette matière organique comme un obstacle impor-
tant à la formation de l'image; et il a proposé un procédé dont le but,
sinon le résultat, était de dépouiller entièrement la surface métallique
de toute matière étrangère, pour Texposer chimiquement pure à la vapeur
d'iode.

Nos expériences tendent à montrer que cette couche de matière orga-
nique, dont l'existence ne saurait faire doute, est loin d'exercer sur la
formation de l'image l'influence fâcheuse que lui a attribuée M. Daguerre.
Cette influence paraît, au contraire, êlre toute favorable; à ce point
qu'il y a quelque lieu de douter si l'image daguerrienne pourrait se
produire dans toute sa perfection sur une surface métallique chimique-
ment pure.

Cette donnée admise, on comprend que l'opération principale du pro-
cédé de M. Daguerre, la préparation de la surface de l'argent, change
entièrement de caractère, cette opération n'ayant plus pour but de

4. En coHaboratîon avec M. Belfield Lefèvre. — Voir C. R. de l'Ac, des Sc.^ t. XVII, p. 260.

2

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— 10 —

dépouiller cette surface de tout corps étranger, mais bien d'y étendre
uniformément une couche de vernis infiniment mince.

Voici un mode assez simple d'atteindre à ce dernier but : ayant fait
choix d'une surface d'argent dont la planimétrie et la continuité soient
suffisamment parfaites, on la polit superficiellement à l'aide d'une poudre
de ponce desséchée et de quelques gouttes d'essence de térébenthine non
rectifiée. L'évaporation de la portion volatile de l'esse^jce laisse pour résidu
à la surface de la plaque une couche pulvérulente grisâtre, dont elle se
dépouille avec une facilité extrême, et au-dessous de laquelle elle apparaît
parfaitement nette et brillante. Il ne reste plus qu'à atténuer la pellicule
résineuse adhérente, soit en en dissolvant une portion à l'aide de l'alcool
absolu, soit en l'usant mécaniquement à l'aide des poudres sèches. Les
personnes qui ont coutume d'interroger les surfaces métalliques à laide du
souffle condensé sauront facilement reconnaître les moindres défauts dans
la continuité de la couche résineuse. Un peu de poudre d'amidon pourra
être employée à égaliser en dernier lieu la surface du vernis.

Exposée à la vapeur de l'iode, la plaque ainsi vernie se comporte
exactement comme une plaque préparée et desséchée avec le plus grand
soin par les procédés ordinaires. Les teintes se succèdent avec la même
rapidité dans le même ordre, et les nuances ont la même valeur. D'ailleurs
les tons seront d'autant plus chauds et plus francs, la série sera d'autant
plus nette et plus tranchée, que la pellicule organique sera plus mince et
plus exempte de toute trace de vapeur d'eau.

Soumise à l'action de la lumière dans la chambre noire, la couche
sensible ainsi préparée se comporte exactement comme la couche iodurée
obtenue par les méthodes usuelles. L'image s'y produit de la même manière
et dans le même temps.

Mais l'exposition de la couche iodurée ainsi préparée à la vapeur du
brome présente cette particularité remarquable, qu'un léger excès dans la
quantité de vapeur absorbée ne donne plus naissance au phénomène dési-
gné sous le nom de voile de brome. Un faible excès de brome ne s'annonce
que par l'aspect de grisaille que prend l'image sous la vapeur du mercure,
aspect qui devient de plus en plus prononcé, jusqu'à ce que l'image s'éteigne

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— li-
sons une cendrée blanch&lre. Toutefois une exposition prolongée à un grand
excès de brome, désorganise entièrement la couche sensible, et la vapeur
du mercure n'y fait plus apparaître que de larges taches d'un brun rou-
geàtre et à bords déchiquetés.

De Tensembie de nos expériences nous pensons pouvoir conclure :
i"" Que l'image daguerrienne se forme dans l'épaisseur d'une couche
organique étendue par le polissage à la surface de l'argent;

2' Que cette couche organique suffisamment épaisse et convenable-
ment choisie prévient la formation du voile de brome, et permet ainsi de
donner toujours son maximum de sensibilité à la couche impressionnable.

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NOTES SUR QUELQUES EXPERIENCES

TENTEES POUR OBTENIR

DES ÉPREUVES D'OBJETS MICROSCOPIQUES'

( 7 octobre 1843. — 3 février i844.)

Les images que fournit le microscope sont dans les circonstances ordi-
naires d'une intensité si faible que jusqu'à présent ce n'est qu'en utilisant
la lumière directe du soleil qu'on a obtenu des résultats satisfaisants. Cepen-
dant, pour des travaux suivis,*]a difficulté de réunir les échantillons conve-
nables et un ciel parfaitement pur a naturellement suggéré l'idée de faire
des essais avec une lumière artificielle. Et d'abord, la lumière de nos lampes
aidées de toutes les ressources de l'optique, dans plusieurs tentatives
agissant pendant trois quarts d'heure ou une heure, n*a donné aucune trace.
Dès lors il fut inutile d'aller plus loin, car déjà, dans un temps aussi long,
la plupart des objets se déformeraient ou se déplaceraient par la dessic-
cation.

La lumière de la pile qui se trouvait alors sous la main fut essayée, et
en six secondes une épreuve fut obtenue et complètement venue avec un
grossissement considérable; la netteté n'était pas parfaite, mais la cause en
était connue. Quant au maniement de cette lumière appliquée à ce but, il
est extrêmement difficile à cause du déplacement presque constant du point
le plus intense; en outre, l'embarras et la dépense qu'entraîne la pile en

4 . Notes inédites.

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— 13 —

activité sont aussi considérables, c'est pourquoi il a fallu songer à la
lumière des gaz oxygène et hydrogène brûlant sur la chaux. Moyennant
certaines précautions nouvelles cette lumière se gouverne assez bien; les
résultats paraissent assez sûrs, mais cinq minutes, huit et dix, tels sont les
temps que cela exige et cependant il s'écoule bien du gaz! Ici comme dans
le cas de l'épreuve obtenue par la pile les objets n'étaient pas bien nets; ce
n'est pas étonnant, l'appareil optique était le même; une lentille conver-
gente très-Kîonvexe, collée sur un prisme rectangle donnant la réflexion
totale, rendait vertical le faisceau convergent qui sans cela fût resté hori-
zontal, ce qui eût obligé à placer les bandes de verre verticalement, cir-
constance dans laquelle il est presque impossible d'avoir un liquide en
repos; une seconde lenlille achromatique achevait de faire converger la
lumière sur l'objet. Eh bien, il résulte clairement de l'observation que
lorsque le faisceau est trop convergent, les images sont moins nettes, et, si
l'on se place dans la direction de l'écran, on peut voir, en regardant
les lentilles objectives, une image virtuelle de la dernière lentille con-
vergente occupant presque tout le champ des lentilles objectives; c'est
là une mauvaise condition; cela produit l'effet d'une chambre noire dont le
verre n'est pas assez diaphragmé; on remarque, en outre, que cette image
virtuelle n'est pas uniformément éclairée, que les points les plus brillants
sont le cenlre et le bord; cet effet est produit par l'aberration de sphéricité
des lentilles collectrices, c'est pour cela que j'ai essayé d'y substituer la
réflexion si régulière du miroir concave; mais il est probable qu'il faudra
revenir aux lentilles différemment combinées, qui d'ailleurs perdent moins
de lumière.

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OBSERVATIONS

CONCERNANT L'ACTION DES RAYONS ROUGES

SUR LES PLAQUES DAGUERRIENNES*

(Lettre adressée à M. Àrago, secréuire perpétuel de rAcadémie des sciences,
le 5 août 1846».}

Monsieur,

Dans la dernière séance vous avez transmis à TAcadémie une obser-
vation qui a paru Tintéresser et qui avait été faite récemment par M. Lere-
bours; elle porte sur Taclion retardatrice exercée par les rayons rouges
lorsque ceux-ci agissent concurremment avec les autres rayons reconnus
efficaces dans les opérations photographiques. Gomme nous avons eu occa-
sion, M. Fizeau et moi, il y a bientôt deux ans, de recueillir une observation
analogue, mais dans des conditions plus nettes et plus favorables à Tétude,
permettez-moi de vous adresser une réclamation à ce sujet et de vous
inviter à ouvrir le paquet cacheté dont l'Académie a accepté le dépôt, le
9 décembre i8/i4. Vous y trouverez consignée Faction neutralisante que les
rayons rouges et d'autres moins réfrangibles encore exercent sur les
couches sensibles lorsque la lumière blanche a préalablement agi sur elles.
Ces propriétés nouvelles des radiations peu réfrangibles soumises par nous

4. En collaboration avec M. Fizeau.

2. Voir C. R.del'Ac. des Se, t. XXHI, p. 679. — Une note sur cette question a également été
présenlée à la Société philomalhique, le 46 janvier 4847. Voir le Journal l'Institut^ et Pr. — Verbaux
de la Soc. phil,, 4847, p. 6.

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— 15 —

à une étude attentive devaient faire l'objet d'un prochain mémoire. Gomme
toutes nos expériences sont faites et que l'absence de mon collaborateur,
M. Fizeau, pourrait apporter quelque retard à la rédaction définitive de
notre travail, je vais, pour prendre date, transcrire ici le résumé de nos
principaux résultats.

Nous avons formé comme d'habitude une couche sensible sur une
surface d*argent poli, par l'action successive de l'iode et du brome, puis
nous l'avons exposée librement à la lumière d'une lampe pendant un temps
surfisant pour l'altérer au point de la rendre capable de condenser les
vapeurs mercurielles en une demi-teinte parfaitement uniforme. Sur cette
couche ainsi altérée^ mais avant l'exposition au mercure, nous avons fait
tomber un spectre bien pur que nous avons laissé agir pendant un temps
déterminé. Alors seulement la plaque a été soumise aux vapeurs mercu-
rielles et, en la retirant, il nous a été permis d'examiner comment se com-
portent dans ces circonstances les divers rayons simples. Â partir de la raie
G en allant jusqu'au violet extrême, on remarque que les rayons orangé,
jaune, vert, bleu, indigo et violet ont laissé une impression qui sedétacheen
blanc d'une intensité variable sur le fond gris de la plaque; mais de l'autre
côté de cette raie, l'impression laissée par le rouge et par d'autres rayons
moins réfrangibles encore et invisibles se dessine en une teinte foncée qui
se termine en mourant et par son extrémité libre et par celle qui s'engage
dans le reste du spectre. En examinant la plaque en reflet on s'assure
aisément que la place frappée par le rouge est devenue capable de con-
denser les vapeurs mercurielles et que la surface du métal est à nu. L'im-
pression première produite par la lampe a donc élé comme détruite ou
neutralisée par l'action des radiations* qui avoisinent le rouge.

Gonsidérant une plaque daguerrienne impressionnée à un degré
déterminé par de la lumière blanche, comme offrant au physicien une
couche sensible particulière, lorsqu'on dirige 'sur elle le spectre entier,
celui-ci se partage, quant à la manière dont il se comporte, en deux parties
bien distinctes : l'une qui agit pour accroître l'intensité du fond, l'autre pour
la diminuer; ces effets, qui sont de sens opposés, motivent le terme d'action
négative que nous avons adopté ï>our désigner la manière d'agir parti-

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— 16 —

culière à l'extrémité rouge du spectre conservant l'expression d'action
positive pour les autres rayons sur l'efficacité desquels repose tout Fart
photographique. Si d'ailleurs on voulait représenter par une courbe les
intensités propres des divers rayons simples relatives à une couche sensible
impressionnée d'avance, cette courbe devrait nécessairement croiser Taxe
des abscisses vers la limite du rouge et de l'orangé; et à partir de ce point
jusqu'à l'extrémité la moins réfrangible du spectre, les ordonnées auraient
des valeurs négatives.

Ainsi que l'on devait s'y attendre, dans cette portion ombrée de nos
épreuves, les raies de la partie rouge se détachent en clair; en effet, les
points de la surface métallique où tombent ces raies sont peu ou point
affectées par les radiations; conséquemment l'effet de l'impression primitive
y devait persister. Parmi elles nous avons distingué aussitôt la raie A et
nous avons appris à la connaître avec son véritable caractère. C'est à tort
qu'elle est ordinairement représentée, même dans le dessin donné par
Fraunhofer, comme une ligne fine et simple. Nous l'avons trouvée double
et la plus grosse du spectre après la raie H.

Mais dans la partie située au delà du rouge, qui lui est à peu près égale
et que notre vue ne saurait atteindre, il existe également, sinon des raies,
du moins des changements brusques d'intensité en des points que nous
avons dû désigner provisoirement par les numéros i, 2, 3, 4, afin d'indivi-
dualiser ces nouvelles radiations dans les différentes expériences auxquelles
nous voulons les soumettre.

Celles qui se sont présentées naturellement à notre esprit consistent à
faire varier : 1° le temps ou l'intensité de l'impression primitive ; 2* l'in-
tensité du spectre ou, ce qui revient au même, le temps pendant lequel il
agissait sur la couche sensible préalablement impressionnée.

La première série d'expériences a seulement influé sur l'éclat du fond
sans modifier autrement les résultats.

La seconde a fait varier le lieu qu'occupe le maximum d'action négative
et nous a clairement montré qu'entre les rayons agissant franchement
d'une manière positive et ceux agissant franchement delà manière inverse,
il existe une classe de rayons qui se comportent de l'une ou de l'autre façon.

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— 17 —

selon leur intensité ou selon la durée de leur action. Ces rayons, confinés
particulièrement dans Torangé, donnent un résultat négatif quand ils
sont faibles ou qu'ils agissent peu de temps ; dans le cas contraire, ils
donnent un résultat positif. En un mot, ils se comportent par rapport à
une couche déjà impressionnée par la lumière blanche, dans laquelle pho-
tographiquement le violet domine, comme si d'abord ils devaient détruire
son effet pour ensuite modifier cette couche à leur manière propre et
spéciale.

Ceci explique des apparences singulières et qui paraissent contradic-
toires dans nos diverses épreuves. C'est ainsi que chez celles qui ont été
faites rapidement, la raie C se détache en clair, tandis qu'elle apparaît en
noir chez celles pour lesquelles l'exposition au spectre a été plus longtemps
prolongée. Cela explique encore pourquoi dans la pénombre qui forme
presque toujours les bords supérieurs et inférieurs du spectre, on voit se
dessiner un bord noir attestant une action négative qui, dans quelques-unes
de nos épreuves, s'étend presque jusqu'au vert.

Nous avions intérêt à rechercher si le phénomène singulier dont je
vous entretiens en ce moment se manifesterait sur d'autres couches sen-
sibles; nous avons reconnu qu'il se produit sur toutes celles que l'on peut
produire à la surface de l'argent, avec l'iode, le chlore elle brome, et nous
montrerons dans notre Mémoire que les combinaisons impressionnables
que Ton peut produire à leur aide ne laissent pas que d'être assez nom-
breuses.

Pour rendre notre Mémoire plus substantiel et plus utile, il nous
restait à interroger les papiers sensibles, à construire, à l'aide des chiffres
nombreux que nous avons relevés, les courbes représentant l'intensité de la
puissance chimique, des diverses espèces de radiations rapportées aux
couches sensibles les plus intéressantes. Il nous restait enOn à développer
les faits que je viens de vous exposer rapidement et à y joindre la des-
cription succincte des procédés photographiques que nous avons adoptés
pour obtenir des résultats comparables.

Pardonnez-moi, monsieur le Secrétaire, d'avoir usé envers l'Académie
d'un mode de communication' anticipée, blâmable en général, mais qui, dans

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— 18 —

ce cas particulier, trouvera son excuse dans les circonstances qui lui ont
donné lieu.

Aussitôt le retour de mon collaborateur, M. Fizeau,nous nous mettrons
à l'œuvre pour entreprendre et terminer le plus promptement possible la
rédaction de notre Mémoire, afin de satisfaire avant peu à l'espèce d'enga-
gement que je suis obligé de prendre aujourd'hui envers l'Académie.

Veuillez agréer, monsieur le Secrétaire, l'expression de mon respect et
de ma haute considération.

A la suite de cette lecture, M. Foucault présenta à rAcadémie une plaque daguerrienne
offrant l'image du spectre telle qu'elle est indiquée dans le Mémoire (pi. 1. fig. h)-

Le paquet cacheté déposé dans la séance du 9 décembre iSkk par MM. Fizeau et Fou-
cault fut ouvert ensuite, et il fut donné lecture de la note qui y était contenue et qui
comprenait seulement Texposé succinct des faits développés dans le mémoire précédente

<. Voir Comptes rendus de l'Ac, des Se, t. XXllF, p. 682.

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ÉTUDES SUR L'ACTION SPÉCIALE
EXERCÉE PAR L'EXTRÉMITÉ LA MOINS RÉFRANGIBLE DU SPECTRE

SUR LES

SUBSTANCES IMPRESSIONNABLES A LA LUMIÈRE*

La lumière naturelle étant composée d'éléments hétérogènes, les phy-
siciens, désireux d'étudier l'altération qu'elle détermine dans les substances
sensibles, ont été conduits à la faire agir sur ces substances après l'avoir
décomposée et Tavoir étalée en un spectre bien pur. Par ce moyen, les
divers rayons simples, séparés les uns des autres, ont pu agir isolément
et le résultat final étant rapproché du spectre lui-même, on a bientôt
reconnu que l'activité photographique des diverses radiations n'est pas
proportionnelle à leur intensité optique. Si Ton s'en tient aux préparations
fort nombreuses que l'on compose avec les sels d'argent, on peut dire
d'une manière générale que les rayons les plus actifs à les modifier sponta-
nément appartiennent à la partie la plus réfrangible du spectre, tandis
que les rayons les moins réfrangibles n'agissent que peu ou point sur les
mêmes substances. Toutes les fois que, sur une couche sensible et homo-
gène soigneusement préparée à l'abri de la lumière, on vient à faire tomber
un spectre bien pur, on voit l'action commencer dans le bleu, s'étendre peu
à peu, d'une part dans le violet et au delà, et, d'autre part, vers l'extrémité
opposée du spectre, mais sans jamais l'atteindre. Si donc l'on compare

4 . En commun avec M. H. Fizeau. — Mémoire inédit.

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— 20 —

Tune à l'autre Timage visible du spectre et Timage imprimée qui s'est
formée sous son influence, on trouve que leurs maximums ne se corres-
pondent pas et Ton remarque, en outre, que, vers l'extrémité la plus réfran-
gible, l'impression s'étend bien au delà des derniers rayons visibles et que,
vers l'extrémité opposée, les derniers rayons visibles se prolongent au delà
du point où l'impression vient mourir. Les résultats ainsi énoncés, personne
ne les conteste aujourd'hui. Tout au plus arrive-t-il en employant des pré-
parations différentes que le maximum de l'altération se déplace tant soit
peu et que les extrémités de l'image s'étendent plus ou moins loin. Vers
l'extrémité rouge du spectre se trouvent des rayons visibles et qui n'agissent
pas; au delà du violet^ il existe des rayons qui agissent et qui ne se voient
pas; entre les deux, on rencontre une série de rayons actifs et visibles
et dont l'aptitude à former épreuve n'est pas proportionnelle à l'intensité
optique et dépend de la nature de la substance employée. Les choses se
passent donc de la manière la plus nette quand une substance impression-
nable et inaltérée ne subit en chaque point que l'action d'une lumière
simple; mais les résultats se compliquent et deviennent plus difficiles à
interpréter lorsque l'on combine les divers éléments de la lumière pour les
faire agir soit simultanément, soit successivement. Dirige-t-on sur une
matière déjà modifiée par la lumière les rayons que nous avons reconnus
inactifs, on les trouve capables d'agir de deux manières opposées, soit pour
continuer l'altération commencée, soit pour la détruire et rétablir la couche
sensible dans son état primitif. Les fait-on agir sur une substance non
impressionnée concurremment avec d'autres rayons efficaces par eux-
mêmes, on trouve qu'ils se comportent de manière à activer ou à entraver
l'action produite par ces derniers. Aussi les observateurs ont-ils noté
et annoncé d'une manière absolue les résultats les plus contradictoires.
Dans ce Mémoire, nous nous proposons de prouver que l'extrémité
la moins réfrangible du spectre possède réellement la propriété d'in-
fluencer les sels impressionnables d'argent, de* manière à produire une
action opposée à celle exercée par les rayons les plus réfrangibles. Nous
exposerons les effets de continuation tels que nous les avons observés dans
le spectre; et, en discutant ces deux ordres de phénomènes, nous en ferons

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— 21 —

ressortir tout naturellement l'explication des principaux faits annoncés par
les observateurs et qui semblaiient incompatibles.

Wollaston a émis le premier, au commencement de ce siècle, l'idée
que les deux extrémités du spectre pouvaient agir en sens opposés sur les
substances impressionnables. Ayant fait tomber un trait de lumière solaire
dispersé par le prisme sur un papier imprégné de résine de gaïac et préa-
lablement bleui au grand jour, il a vu les portions de la feuille influencées
par le rouge s'éclaircir peu à peu et reprendre insensiblement leur pre-
mière teinte jaune clair. Mais, peu après, ayant reconnu que cette
interversion de teinte s'opérait également par une simple élévation de
température, il en a conclu que si dans le spectre son papier virait au
jaune, cet effet était dû à réchauffement produit par le rouge et non à la
radiation elle-même.

Longtemps après, c'est-à-dire en 1840, M. John Herschell, expérimen-
tant l'action du spectre sur les préparations d'argent, a reconnu aux rayons
rouges une propriété protectrice. Un spectre intense était projeté sur un
papier imprégné de sel d'argent; et, tandis que les divers rayons simples,
régulièrement réfractés, se rendaient sur des portions limitées de la sur*
face sensible, une certaine quantité de lumière diffuse, dispersée aux
surfaces des appareils optiques, se répandait sur toute l'étendue de la
feuille soumise à l'expérience. Au bout d'un certain temps, celte lumière
diffuse finit par impressionner l'écran d'une manière générale et par y
développer une demi-teinte sur laquelle le spectre se détachait en noir
dans les parties correspondant aux rayons les plus réfractés et en clair
dans les portions correspondant aux rayons rouges.

Dans les points atteints par le rouge, la couche sensible avait conservé
la teinte première; elle avait été préservée de l'altération que la lumière
diffuse tendait à lui faire subir : les rayons rouges les avaient protégés.
Pour caractériser leur manière d'agir en ces circonstances, M. Herschell les
appela protecUng rays. C'était le cas de recourir à l'expérience de Wollaston.
M. Herschell tenta de la reproduire et sur le gaïac et sur les sels d'argent.
Le gaïac bleui au grand jour revint au jaune clair sous l'action des rayons
rouges, il fut reconstitué (restoraled) dans son état primitif. Mais les sels

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d'argent noircis à la lumière, les sels d'argent qui perdent alors un élément
volatil, ne purent pas, sous la seule action des rayons, reprendre leur appa-
rence première; tout ce qu'on put obtenir, ce fut de les faire tourner vers
une teinte rousse particulière et différente de celle que leur aurait com-
muniquée un surcroît de lumière naturelle.

La résine de gaïac est donc la seule substance qui ait réussi entre les
mains de M. Herscliell à manifester l'action négative que les rayons rouges
sont susceptibles de produire; toutefois le résultat fut assez net pour que le
savant anglais pût s'apercevoir que le point où elle s'exerce avec le plus
d'énergie est loin de coïncider avec celui où le spectre offre son maxi-
mum de température. Alors il abandonne l'opinion deWoUaston; mais
en présence des résultats que lui offrent les sels d'argent, soit qu'on les
dépose sur le papier ou qu'on les forme à la surface de l'argent métallique,
il demeure indécis, il hésite et finit par proposer l'expression de rayons
parathermiques pour désigner ceux des rayons du spectre qui n'agissent
pas à la manière ordinaire; il reconnaît ainsi deux classes de rayons
capables d'influencer les substances sensibles et de produire sur elles des
actions différentes mais non opposées {not opposed^ but différent). Ces
rayons, dit encore M. John Herschell, produisent apparemment leur effet
par le moyen d'une espèce particulière de chaleur développée par eux.
They are no way entitled to be called light... but... are entitled to be regarded
as heat.

A peu près à la même époque, M. Draper, professeur de chimie à
l'Université de New- York, obtenait, en opérant sur des plaques daguer-
riennes, des résultats qu'il publia en 18^2, et qui présentaient de l'analogie
avec ceux que M. Herschell avait constatés au moyen des papiers. Toutefois,
les expériences de ce chimiste sont bien moins probantes que celles du
physicien anglais, et l'on peut dire qu'il n'a fait qu'entrevoir l'action pro-
tectrice des rayons rouges. En effet, l'apparence noirâtre que présentaient
ses plaques dans les points exposés au rouge se manifestait également
dans l'extrémité violette et régnait encore tout autour de l'image du
spectre , laquelle se trouvait ainsi cernée d'un bord noir. Ces apparences
accidentelles doivent être attribuées à une mauvaise préparation des

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— 23 —

plaques , ce qui n'offre rien de surprenant quand on se reporte à l'époque
où ses expériences ont été faites. Celle manière de voir devient plus
probable encore quand on considère que M. Draper dit avoir obtenu dans
ses images du spectre des traces de raies qui ne correspondaient pas aux
raies de Fraunhofer. A la vue de ces images complexes, le chimiste
américain, au lieu de s'en prendre, ce qui était le plus simple, à une
mauvaise préparation des plaques, a donné essor à son imagination et,
pour signaler une action étrange, qu'il attribuait à une nouvelle classe de
radiations, il a lancé dans la science une expression nouvelle et qui n'est pas
encore très-connue; il attribue à la tithonicité l'action spéciale qui faisait
noircir ses plaques soit sur les bords, soit aux deux extrémités du spectre.
Ce ne fut que bien plus tard qu'il eut l'idée plus étrange encore de rat-
tacher ces phénomènes à la théorie des interférences.

Quant à l'idée que les portions extrêmes du spectre seraient capables
de produire une action négative, il n'en est pas fait mention dans les écrits
de M. Draper, antérieurs à l'époque où nous avons fait notre première
communication à ce sujet.

En France, on était bien loin de marcher dans cette voie. Le travail
remarquable de M. Ed. Becquerel avait produit, en 1843, une sensation
assez vive, et Ton était loin de soupçonner qu'au delà et tout auprès des
rayons qui agissent pour continuer, il pût s'en trouver qui agissent pour
détruire. Le travail de M. Becquerel est trop connu, il a été appuyé par un
rapport académique trop bien raisonné pour qu'il soit nécessaire de lui
donner place dans cet historique autrement qu'en le citant, et ses conclu-
sions principales n'auront à subir de Texposé de nos recherches que des
modifications assez légères.

Ce que M. Herschell avait obtenu sur des papiers et M. Draper sur
des plaques en employant tous deux les couleurs prismatiques, M. Lere-
bours l'a reproduit en opérant avec des verres colorés ; ainsi il a remarqué
que l'activité photographique d'un faisceau de lumière blanche s'accroît
d'une manière sensible par son passage à travers un verre bleu clair. Les
rayons rouges étant retenus et absorbés par le verre bleu, les autres rayons
n'en agissent que mieux; donc, quand il est conservé, le rouge agit comme

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retardant Faction des autres couleurs. Celte remarque intéressante, confir-
mative des expériences précédemment citées, ne porte encore que sur le
résultat final produit par un mélange de rayons agissant simultanément.
Mais, déjà à cette époque, nous nous étions assurés que non-seulement les
rayons les moins réfrangibles se comportent comme il vient d'être dit,
mais en outre nous avions constaté, comme un dépôt cacheté en fait foi,
que ces rayons tombant sur une couche déjà impressionnée, possèdent la
singulière propriété de la reconstituer dans son état primitif. Les premiers
résultats démonstratifs ont été obtenus sur les plaques que Ton rend sen-
sibles en les exposant aux vapeurs d'iode et de brome ; mais nous avons eu
hâte de nous assurer que cette action se produisait sur toutes les couches
sensibles que l'on peut produire à la surface de Targent, ainsi que sur
les papiers sensibles au chlorure d'argent. Pour procéder méthodiquement
dans le récit de nos expériences, nous parlerons d'abord des effets qu'on
observe sur les plaques iodées seulement; puis nous dirons ce qui arrive
quand on emploie soit des plaques plus sensibles iodées et chlorées, soit
des plaques plus sensibles encore iodées et bromées. Enfin, nous rapporte-
rons les quelques essais que nous avons tentés pour manifester le même
phénomène sur les papiers préparés au chlorure d'argent.

Toutes les expériences entreprises dans le but de reconnaître la part
d'action que prend chaque rayon simple dans l'altération totale produite
par la lumière blanche^ toutes ces expériences, disons-nous, ne sauraient
être concluantes si, d'une part, le spectre n'a été amené par la perfection
des appareils à une grande pureté et si on ne s'est assuré, d'autre part, des
moyens de préparer des couches sensibles identiques à elles-mêmes.

Nous ne nous arrêterons pas à décrire les moyens bien connus aujour-
d'hui des physiciens, par lesquels on arrive à former par projection un
spectre assez net pour que les raies propres à la lumière solaire appa-
raissent distinctes. Mais nous croyons utile d'indiquer d'une manière
sommaire les procédés de préparation qui nous ont constamment réussi
pour former à la surface de l'argent différentes couches sensibles, homo-
gènes dans toute leur étendue et douées d'une sensibilité déterminée.

Dans tous les cas, nous avons adopté le polissage à l'essence de

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— 25 —

lavande et au tripoU indiqué par l'un de nous comme facilitant la rapidité
des opérations et laissant la surface des plaques dans l'état le plus
convenable à l'accomplissement des réactions successives qui permettent
de constater et de conserver avec le plus d'éclat les impressions photo-
graphiques.

La plaque dont on veut faire usage est traitée comme il suit, qu'elle
soit dans son neuf ou qu'elle ait déjà servi.

On saupoudre la surface de tripoli réduit en poudre impalpable et
Ton y verse quelques gouttes d'essence de lavande ordinaire du commerce;
puis, avec un tampon de coton, on frotte dans tous les sens la plaque dont
la surface est bientôt renouvelée. On enlève, en renouvelant le coton, le
cambouis noir qui s'est formé, et en rajoutant du tripoli et en polissant à
sec, on fait réapparaître le brillant de la plaque qui se trouve ainsi prête à
recevoir la couche sensible.

Pour soumettre la plaque aux vapeurs d'iode et former à sa surface la
couche jaune d'or qui doit servir de point de départ pour former les diffé-
rentes couches sensibles, nous employons un appareil dit botte à l'iode,
qui diffère à peine de celles qu'on emploie le plus communément. Cette
boîte est plate; elle ne porte environ que 5 centimètres de haut, elle est
garnie à l'intérieur de verre à vitre fixé sur les parois par de la colle forte.
Dans le fond, on a étendu uniformément une couche d'iode grossièrement
pulvérisé; à une petite distance du fond on a disposé une tablette de plâtre
fin gâché à l'eau, portant 7 ou 8 millimètres d'épaisseur, à faces parallèles
et dressées. C'est à travers cette sorte de diaphragme qui reste à demeure
dans la botte que les vapeurs d'iode se tamisent et se rendent sur la plaque
que Ton place parallèlement et à la distance de i centimètre environ. A la
température qui règne ordinairement dans les appartements, la couche
jaune d'or se forme ainsi très-rapidement, et en moins de deux minutes
nous la voyons apparaître d'une manière uniforme.

Quand nous voulons faire agir les substances accélératrices, le chlore
ou le brome, nous les employons en solution titrée; le brome surtout se
manie d'une manière très-régulière. On dissout directement un déci-
gramme de brome dans 1,000 grammes d'eau commune et aiguisée de

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quelques gouUes d'acide nitrique; on obtient ainsi une liqueur titrée, légè-
rement colorée en jaune et toujours comparable à elle-même, pourvu que
le peu d'acide ajouté soit plus que suffisant pour décomposer les carbo-
nates préexistants qui, sans cette précaution, absorberaient une partie ou
même la totalité du brome dissous. Cette dissolution s'emploie dans un
appareil ou boîte à brome, par petites parties que l'on renouvelle à chaque
opération. Sans vouloir décrire en détail notre boîte à brome*, nous dirons
qu'elle consiste essentiellement en une boîte rectangulaire en porcelaine
ou en glaces mastiquées, dont les bords rodés peuvent recevoir un obtura-
teur en glace ; cette boîte est protégée par une enveloppe en bois, pourvue
de rainures pour faire glisser l'obturateur et pour admettre la planchette
qui porte la plaque.

Au moment de bromer une plaque, on introduit dans la boîte fermée
et, par une ouverture latérale, une certaine quantité de dissolution titrée,
50 grammes par exemple. On agite pendant quelque temps; il en résulte
qu'en quelques secondes seulement les vapeurs très-rares de brome se
dégagent^ se répandent dans l'espace qui surmonte la dissolution et
acquièrent une tension maximum qui fait équilibre aux portions de brome
restées dissoutes. C'est alors seulement que la plaque ayant été déposée en
sa place, sa surface est démasquée par la soustraction de l'obturateur et se
trouve exposée au contact direct des vapeurs qui s'étaient répandues dans
la boîte et qui avaient acquis une tension déterminée. La durée de cette
exposition aux vapeurs de brome est la seule condition qu'il soit utile de
faire varier pour faire prendre à la plaque des quantités plus ou moins
grandes de celte substance accélératrice. Dans nos expériences, elle s'est
toujours trouvée limitée entre 15 et 30 secondes. Ce n'est qu'en nous
assujettissant à opérer delà sorte, que nous sommes arrivés à préparer des
plaques à coup sûr et à leur communiquer cette sensibilité extrême et
cette homogénéité si indispens.ible pour mener à bonne fin de pareilles
recherches.

1. Voir page 5.

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— 27

ACTION DU SFECTAE SOLAIRE SUA LES PLAQUES PRÉPARÉES A l'iODE
ET AU BROUE ET PRÉALABLEMENT IMPRESSIONNÉES

Les plaques préparées comme il vient d'être dit et qui, par une
absorption de brome convenablement dirigée, ont acquis la plus grande
sensibilité possible, commencent à éprouver une légère altération lorsqu'on
les expose pendant 3 secondes et à la distance de 3 décimètres au
rayonnement d'une flamme de Carcel à bec dit de 11 lignes. Après une
aussi courte exposition à cette lumière artificielle, la plaque soumise au
contact des vapeurs mercurielles commence à blanchir d'une manière
sensible, et pour peu que l'action de la lampe ait duré une douzaine de
secondes, la condensation des vapeurs devient assez abondante pour mon-
trer que la couche sensible a subi précisément ce degré d'altération
qui la rend propre aux expériences que nous voulions tenter.

Soit donc une plaque polie, iodée, bromée et impressionnée à point;
on la place, pendant un certain temps, comme écran dans le plan focal
où se rendent les rayons qui concourent à former un spectre solaire bien
pur, puis on la porte dans la boite à mercure où apparaît, comme résultat
final, une image composée de la manière suivante : le fond de la plaque
est une demi-teinte grise, et qui régnerait uniform^ément sur toute la sur-
face si le spectre n'avait pas agi; mais il a laissé sa trace, et dans les
points frappés par les rayons orangé, jaune, etc., et jusque bien au delà
du violet la teinte de fond a gagné; elle a été modifiée en plus avec une
intensité particulière correspondant à chaque rayon simple ; dans les
points* atteints par le rouge et par d'autres rayons moins réfrangibles
encore, la teinte de fond a perdu : elle a été modifiée en moins et même
elle a disparu complètement dans une certaine étendue correspondant
aux rayons qui ont produit le maximum d'effet. Ces deux parties de l'image
du spectre se fondent insensiblement l'une dans l'autre et viennent aboutir
à une zone étroite qui possède une intensité égale à celle du fond
lui-même . La trace laissée par les rayons peu réfrangibles est ombrée et
se détache en noir, l'impression produite par les autres rayons se déta-

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cherait en clair dans toute son étendue s'il ne survenait une complication
qui nuit à la symétrie de l'image, mais qui ne peut embarrasser que les
personnes étrangères aux opérations photographiques. Cette portion de
l'image qui a pris naissance sous l'influence des rayons compris entre
l'orangé et l'extrémité la plus réfrangible présente ainsi, dans son milieu,
une teinte noirâtre (PI. 4, fig. ft), mais c'est la teinte caractéristique des
parties solarisées, et elle indique qu'en ce point la lumière a agi plus éner-
giquement que partout ailleurs. Cette teinte, quoique foncée à l'œil, a pour
le physicien le même sens que si elle brillait du plus vif éclat et sa pré-
sence donne le point correspondant aux rayons les plus actifs. Laissant donc
de côté une anomalie qui n'est qu'apparente, tous les rayons que nous
avons reçus sur une plaque impressionnée se partagent en deux caté-
gories : les uns dont l'effet s'ajoute à celui de l'impression première et
les autres qui agissent pour détruire l'effet de cette impression. Si l'on
tient à mettre en évidence ces actions distinctes et opposées, il faut de toute
nécessité opérer sur une couche sensible préalablement altérée par une expo-
sition convenablement prolongée à une lumière riche en rayons réfrangibles.
Celte couche devient alors un réactif particulier sur lequel les rayons
empruntés aux deux extrémités du spectre produisent des effets inverses.
C'est pour représenter nettement à l'esprit les deux manières différentes
et opposées dont se comportent les deux classes de rayons rendues
distinctes dans nos expériences, que nous avons adopté l'expression d'action
négative pour désigner celle que produit l'extrémité la moins réfrangible
du spectre, considérant comme positive l'action antérieurement connue et
sur laquelle se fonde tout Fart photographique.

Le seul fait de l'impressionnabilité des différentes matières sensibles
aujourd'hui connues, sous Tinfluence de la lumière blanche, montre que,
dans cette lumière, les rayons qui agissent positivementl'emportent sur ceux
qui agissent négativement, et, quand on cherche à apprécier par l'expé-
rience directe le rapport des effets qui peuvent être produits simultanément
dans les deux sens par les rayons de diverses sortes et tels qu'ils sont
répartis dans la lumière blanche, on trouve que l'activité négative des uns
est beaucoup moindre que l'activité positive des autres; ceux-ci Tem-

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— 29 —

portent tellement sur ceux-là, qu*il ne faut pas s^élonner si, dans les
expériences courantea de la photographie, la coopération négative des
rayons rouges passe inaperçue. On peut, jusqu^à un certain point,
apprécier le rapport de leurs activités respectives, en recevant un spectre
solaire sur une plaque rendue sensible et impressionnée et en cherchant
par voie de tâtonnement les durées d'exposition nécessaires à Tapparition
des premières traces des actions positive et négative avec nos plaques
bromées; si les rayons bleus marquent en blanc au bout de deux secondes,
il ne faut pas moins de deux secondes pour que les rayons rouges puissent
diminuer sensiblement la teinte du fond.

Après avoir constaté ces faits d*une manière générale, il importait
d'entrer dans le détail des phénomènes et de varier les expériences
de diverses manières.

C'est encore à l'aide des plaques iodées et bromées que nous avons
procédé à l'examen de ces qucsî'oiis de détail, non-seulement à cause
de la célérité que leur extrême sensibilité permet d'apporter dans l'expé-
rimentation, mais surtout à cause de la comparabilité des résultats
obtenus dans un temps assez court pour que les conditions atmosphé-
riques n'aient pu varier et influencer d'une manière sensible Tinlensité
de la lumière solaire.

11 nous a semblé utile de rechercher en premier lieu quelle pouvait
être Tinfluence d'une altération plus ou moins avancée de la couche
sensible avant qu'elle ne fût exposée au spectre; nous avons examiné en
second lieu comment varient les effets produits sur une couche impres-
sionnée lorsqu'on Texpose à un spectre plus ou moins intense ou qu'on
laisse agir plus ou moins longtemps*

INFLUENCE DU DEGRlî D*ALTÉRATION DÉVELOPPÉ
PAR l'IUPAESSION PRIMITIVE.

Nous avons impressionné par bandes parallèles une plaque lodo-
bromée, et nous avons fait tomber successivement le spectre sur toutes
ces bandes pour le laisser agir sur chacune d'elles pendant un temps

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— 30 —

donné. La plaque était, par exemple, partagée en quatre bandes : la
première était conservée à Fabri de toute lumière; sur la seconde on
laissait agir le rayonnement de la lampe pendant li secondes ; sur la troi-
sième pendant 12 secondes et sur la quatrième pendant 36 secondes. Ces
diverses parties d'une même plaque étaient ensuite exposées au spectre
pendant 3 minutes, et, au sortir de la boite au mercure, la plaque montrait
à sa surface quatre images du spectre : Tune apparaissslit sur un fond
tout à fait noir, c'était l'image ordinaire du spectre, telle qu'on l'obtient
sur une plaque non impressionnée ; les trois autres se détachaient sur des
fonds de plus en plus clairs, qui s'étaient formés par suite d'une exposition
de plus en plus prolongée à la lumière de la lampe. Ces trois images
étaient semblables quant à l'étendue de l'action négative et quant aux lieux
occupés par le maximum de cette action (pi. 1, fig. 6, n^ II); elle com-
mençait et elle finissait exactement au même point, et la ligne neutre qui
établit toujours la transition de l'impression positive à Timpression néga-
tive occupait la même position dans ces trois images; de plus, en compa-
rant l'une quelconque de ces trois images à la première, on remarquait
que celle-ci, entièrement positive, se prolongeait aussi loin par son extré-
mité la moins réfrangible que la partie positive des trois autres images ;
il n'y avait pas eu ainsi manifestation sensible d'action continuatrice pour
les [plaques bromées au point de présenter le maximum de sensibilité, il
n'y avait pas de rayons continuateurs. Ce résultat concorde avec les obser-
vations des artistes en photographie , qui n'ont jamais pu appliquer avec
succès les verres continuateurs à la formation des images daguerriennes
sur des plaques déjà rendues par le brome éminemment sensibles.

Mais revenons à nos trois images négatives et, au lieu de considérer
leur étendue et leurs positions relatives, comparons-les au point de vue
de l'intensité avec laquelle elles se détachent sur leurs fonds respectifs,
et nous apercevrons des différences qui méritent d'être mentionnées.

Tandis que l'image n° 2, formée sur un fond léger résultant d'une
impression qui n'a duré que k secondes, est saillante et bien marquée;
tandis qu'en son milieu la teinte du fond a complètement disparu et que la
couche sensible a été rétablie (restorated) dans son état primitif, nous

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— 31 —

trouvons que les deux autres images n* 3 et n* 4 sont moins apparentes, la
dernière surtout, et qu'en aucun point de ces images le fond n'a été com-
plètement effacé; qu'il n'y a pas eu neutralisation complète de l'impression
produite par la lampe; que la couche sensible enfin n'est pas revenue com-
plètement à son premier état. 11 n'y a rien dans ce résultat qui doive nous
surprendre ; il était tout naturel qu'une substance impressionnable, ayant
subi une certaine altération, exigeât de la part des rayons capables de la
ramener à son premier état unfe action de plus en plus prolongée pour
neutraliser une altération de plus en plus avancée.

Cette expérience a été répétée au moins trois fois, en variant les durées
d'impression et d'exposition au spectre, et toujours les résultats ont parlé
dans le même sens. On peut donc en tirer les conclusions suivantes :

Le degré plus ou moins avancé de l'altération première * n'a pas
d'influence sur l'étendue de l'image négative produite par le spectre,
ni sur la position de son maximum d'intensité.

Pour les plaques bromées et douées du maximum de sensibilité, il n'y
a pas de rayons continuateurs.

Plus une couche sensible a été impressionnée, plus il faut de temps
aux rayons capables d'agir négativement pour la ramener h son état
primitif.

INFLUENCE DE l'aCTION PLUS OU MOINS PROLONGÉE DU SPECTRE
SUR UNE COUCHE PRIÉAL ABLEMENT IMPRESSIONNÉE.

Dans cette série d'expériences, nous n'avions plus à faire varier la
durée de l'impression primitive; c'est, au contraire, le spectre qui devait
agir plus ou moins longtemps sur les différentes parties d'une même
plaque. Nous avons donc préparé comme à l'ordinaire la couche éminem-
ment sensible que l'iode et le brome forment à la surface de l'argent, et
nous l'avons impressionnée uniformément en la tenant démasquée pendant

4. Ceci n'est vrai qu'aulant que l'impression n'est pas poussée jusqu'au point de solariser la
plaque.

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— 32 —

15 secondes à la distance de 3 décimètres en face notre lampe Carcel,
puis nous l'avons portée dans la chambre noire, au foyer du système
réfringent qui forme le spectre. La plaque était assez large, comparée à
la hauteur du spectre, pour que Ton pût obtenir de celui-ci cinq images
parallèles et distantes les unes des autres de quelques millimètres. Les
temps employés à former ces diverses images ont varié comme il suit :

Pour la première, 120 secondes; pour la deuxième, 60 secondes;
pour la troisième, 25 secondes; pour la quatrième, 10 secondes; pour la
cinquième, 5 secondes.

Après l'action du mercure, nous avons pu comparer entre eux les
résultats de ces diverses impressions , que nous représenterons par la
figurée, pL l,n* III.

Quand on rapproche Tune de Tautre les images 1 et 5, on aperçoit
entre elles certaines différences : dans l'image 1 la partie négative est
moins étendue que dans l'image 5 et elle répond à une portion moins
réfrangible du spectre; en même temps, les maximums ne se corres-
pondent pas et celui de la première image est plus reculé vers
l'extrême rouge que celui de la dernière. Si l'on jette ensuite un coup d'oeil
sur les images 2, 3 et 4, on trouve que, parleurs caractères intermédiaires,
elles établissent une transition entre la première et la cinquième. En
remontant de l'image qui n'a exigé que 5 secondes pour se produire, vers
celle qui s'est formée en 120 secondes, on voit le maximum de l'action
négative apparaître d'abord vers la raie C, puis se reculer jusqu'au point
de se placer à peu près à la moyenne distance entre A et B. Par des expé-
riences isolées et longtemps prolongées, nous nous sommes assurés que ce
maximum continue à rétrograder vers le rouge extrême à mesure que
l'action du spectre continue d'agir; nous l'avons vu plusieurs fois atteindre
et même dépasser la raie A.

La durée de l'exposition du spectre a aussi une influence marquée
sur la position qu'occupe la ligne neutre qui sépare les parties positives
et négatives de l'image. D'abord située dans le vert au moment de la
première impression, cette limite recule successivement dans le jaune et
l'orangé, par suite d'une exposition de plus en plus prolongée de la

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— 33 —

plaque à la radiation prismatique. La variabilité de position occupée par
cette ligne nous a semblé un fait digne de remarque; en effet, puisque
celte limite n'est pas fixe, elle vient se placer tantôt au delà, tantôt en
deçà de certains points de l'épreuve qui se trouvent par là même rejetés
tantôt dans la partie positive, tantôt dans la partie négative, et les rayons
qui leur correspondent présentent les propriétés singulières de produire
un résultat positif ou négatif, selon leur intensité propre et selon la durée
de leur action. Ces rayons, à réaction variable, occupent dans le spectre
précisément la position que leur assignent leurs propriétés mixtes; ils sont
situés dans le jaune et dans l'orangé, entre les rayons qui agissent toujours
d'une manière positive et ceux qui exercent toujours une action négative.
Dans l'effet produit par les rayons mixtes, l'action négative précède
toujours l'action positive, ainsi que l'indique le sens même dans lequel
se transporte la ligne neutre; et, comme tout est continu dans le spectre,
ceux des rayons mixtes qui sont le plus réfrangibles produisent un effet
négatif peu durable et qui est bientôt remplacé par l'effet positif, tandis que
ceux qui sont le moins réfrangibles produisent un effet négatif plus
persistant et qui ne le cède à l'effet inverse que par suite d'une radiation
vive et longtemps prolongée. On peut se représenter géométriquement la
série de ces phénomènes, en supposant que la courbe 5, représentant la
première impression du spectre, se modifie graduellement en passant
successivement par les états indiqués en 3 et 2, pour acquérir définiti-
vement la forme qu'on lui voit en 1.

Le rôle des rayons mixtes ayant été analysés de la sorte, on ne
s'étonnera plus de certaines particularités que présentent nos épreuves et
qui auraient semblé, au premier abord, difficiles à expliquer. Dans la partie
positive, les raies propres du spectre se détachent en noir comme dans la
nature ; dans la partie négative, au contraire, les raies apparaissent en
clair, car elles laissent persister la teinte du fond; exemple la raie A qui,
dans toutes nos épreuves, se montre sous la forme d'une double
ligne blanche. Mais, puisque les parties positives et négatives ne sont
pas toujours contenues dans les mêmes limites, il y a certaines raies
qui doivent figurer tantôt dans Tune, tantôt dans l'autre, tantôt en

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- 34 -

noir, tantôt en blanc; c'est ce qui arrive notamment à la raie D^ laquelle,
très-distincte par elle-même, se distingue en blanc dans les images peu
avancées et tire ensuite au noir dans les images engendrées par une expo-
sition de longue durée.

C'est encore à la même cause qu'il faut rapporter le bord noir qui,
dans certaines épreuves, prend naissance à la partie négative et s'étend en
cernant la partie positive jusque dans le rayon du vert et au commence-
ment du bleu.

Il est rare, à moins de recourir à des précautions toutes spéciales,
qu'on obtienne un spectre dont les raies soient nettes en même temps que
les bords, et, dans la mise au point, on a l'habitude de sacrifier celles-ci à
ceux-là. L'image prismatique reçue sur la plaque ne possède plus alors la
même intensité dans toute sa hauteur, l'action marche plus vite au milieu
de l'image où l'intensité prédomine que sur ses limites inférieure et supé-
rieure; il en résulte tout naturellement que les bords de l'image, faible*
ment affectés, en restent à la période d'action négative et conservent une
teinte foncée, tandis que les points plus en pleine lumière, quoique
exposés aux mêmes radiations, traversent rapidement cette période d'action
négative et prennent une teinte plus ou moins avancée. Pour preuve de
l'exactitude de cette explication, nous ajouterons que l'on prévient sûre-
ment la formation du liséré noir dès qu'on s'astreint à mettre exactement
au point les bords supérieur et inférieur du spectre. Des expériences que
nous venons de décrire et de la discussion à laquelle nous les avons sou-
mises nous pouvons conclure :

Que la durée de l'exposition au spectre influe aussi bien que la viva-
cité de la radiation sur la nature de Timage produite sur une plaque iodo-
bromée et convenablement impressionnée ;

Que la partie négative de l'image se déplace et se transporte vers
l'extrémité la moins réfrangible du spectre au fur et à mesure que grandit
la somme d'action photogénique exercée sur la plaque; qu'en même temps
cette image se retient quelque peu et que son maximum visible recule
comme elle, ainsi que la limite ou ligne neutre qui la sépare de l'image
positive;

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— 35 —

Que le déplacement de cette ligne neutre révèle entre les deux espèces
de rayons qui agissent toujours d'une manière positive ou négative, une
troisième classe de rayons susceptibles d'agir successivement d'une et
d'autre sorte;

Que toujours l'action négative précède l'action positive, en sorte que
ces rayons intermédiaires confinés dans le vert, le jaune et l'orangé se
comportent, par rapport à la couche impressionnée, comme s'ils devaient
d'abord détruire l'effet produit par d'autres rayons, pour modifier ensuite
cette couche à leur manière propre et spéciale ;

Que celte classe de rayons une fois reconnue et admise, on explique
facilement pourquoi certaines raies, la raie D, par exemple, se détache
tantôt en clair, tantôt en noir, suivant la quantité d'action lumineuse qui
a concouru à former l'épreuve ; qu'on explique également la formation du
liséré foncé qui entoure une portion de Timage positive d'un spectre dont
les bords manquaient de netteté.

Après avoir reconnu, dans certains rayons, la propriété singulière
d'agir successivement en deux sens opposés, nous ne pouvions guère nous
en tenir à la simple constatation de ce fait; nous avons recherché, par des
moyens rationnels, à lui donner plus d'importance et de généralité et
nous nous sommes posé les questions suivantes :

Chaque rayon simple ne serait-il pas doué d'une spécialité d'action
qui le rendrait incapable de continuer l'altération commencée par d'autres
rayons d'une réfrangibilité plus ou moins différente, auquel cas l'extrême
violet devrait commencer par agir négativement sur une plaque impres-
sionnée par l'orangé ou le rouge? Les expériences que nous décrivons
plus loin nous ont bientôt montré qu'il n'en est pas ainsi. Jamais nous
n'avons pu obtenir d'impression négative en faisant agir sur une môme
plaque des r.iyons de plus en plus réfrangibles. Mais, en suivant l'ordre
inverse, on produit assez facilement ces sortes d'impression* Il nous restait
donc encore à examiner si, sur une plaque impressionnée exclusivement
par les rayons les plus réfrangibles, la partie négative de l'image foncée
par le spectre ne présenterait pas une plus grande étendue. En d'autres
termes, nous nous sommes demandé si, dans les rayons peu réfrangibles,

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— 36 —

Faptitude à produire une impression négative n'était pas tellement liée à la
nature de l'impression première, qu'on ne pût manifester la même apti-
tude dans des rayons de plus en plus avancés dans le spectre, en les faisant
tomber sur une couche impressionnée par des radiations de plus en plus
réfrangibles. Sur ce point encore nos expériences n'ont pas donné les
résultats aussi saillants que ce que nous avions prévu; nous allons toute-
fois faire connaître la manière dont nous avons procédé.

PROClâDlâ EMPLOYÉ POUR IMPRESSIONNER UNIFORMIÉMENT UNE PLAQUE
AVEC DES RAYONS DE RÉFRANGIRILITÉ DÉTERMINJÎE. — EFFETS
QUI EN RÉSULTENT.

La lumière de la lampe est d'un emploi très-commode et convient
parfaitement dans les cas où l'on se propose de projeter sur une plaque
une lumière uniforme et sensiblement blanche ; mais du moment où nous
nous sommes proposé d'impressionner nos plaques avec des lumières
colorées, il a fallu songer à emprunter au spectre lui-même les éléments
lumineux dont nous voulions faire usage et à les étaler uniformément sur
une large surface, comparable en étendue à celle de nos plaques. C'est
ainsi que nous avons été conduits à disposer un système réfringent spécia-
lement destiné à impressionner les couches sensibles. Nous allons en faire
connaître la composition; ce sera une occasion pour nous de décrire avec
quelques détails une des belles expériences qu'on puisse faire en optique,
et qu'un professeur puisse dans un cours mettre sous les yeux des élèves.

Un faisceau de lumière rendu fixe et horizontal pénètre dans la chambre
noire par la fente verticale F (fig. 2), large d'un millimètre au moins. A
un mètre et demi de distance, ce faisceau, qui s'est dilaté en chemin par
suite de la grandeur de l'angle solaire, tombe sur une surface du prisme
vertical P et ressort par la face opposée suivant une direction nouvelle.
Reçu sur un écran opaque E, aussitôt après sa sortie du prisme, ce faisceau
y trace une image presque entièrement blanche, sauf sur les bords latéraux,
où l'on commence à distinguer des bandes irisées. Perçons donc cet écran

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— 37 —

d'une ouverture quadrangulaire de dimension à laisser passer la partie
blanche du faisceau et à retenir les portions colorées et nous serons sûr
qu'au niveau de cette ouverture la lumière qui passe est encore indécom-
posée. Laissons ce faisceau continuer sa route, et 30 centimètres plus loin
recevons-le en totalité, quoique déjà dispersé sur la surface d'une lentille
convergente de 24 centimètres de foyer L. A la distance focale principale de
cette lentille se formera un petit spectre solaire assez pur pour laisser voir
les principales raies de Fraunhofer; mais à une distance beaucoup plus

Fig. 2.

grande, à la distance de l'",20 environ, il se formera dans l'espace une
image amplifiée de l'ouverture rectangulaire du diaphragme, et si, à partir
de cette ouverture tous les rayons ont suivi librement leur trajet, si aucun
d'eux n'a été intercepté en route, l'image amplifiée de l'ouverture sera
parfaitement et uniformément blanche, comme le faisceau lui-même au
moment où il passe au niveau du diaphragme. Ainsi notre faisceau de
lumière se dégage parfaitement blanc de l'ouverture rectangulaire du
diaphragme, puis il se disperse et va se constituer au foyer de la lentille L
en un petit spectre r t; que l'on peut étudier sur un écran; puis continuant
leur route, les rayons des diverses couleurs vont îi la rencontre les uns
des autres, malgré la dilatation toujours croissante du faisceau, et à une
certaine distance dans l'espace, la lumière blanche est recomposée en une
image amplifiée de l'ouverture d'où elle est partie. Là vous pouvez placer
un écran et vous y verrez se dessiner une image blanche et rectangulaire
dont les dimensions sont données par la loi des foyers conjugués. Jusque-
là nous ne faisons qu'assister à une décomposition et à une recomposition
très-nette et très-complète de la lumière bLinche. Tous les rayons partis
d'un point se séparent, se disposent en spectre et vont converger vers un
nouveau point de concours. Mais, de tous ces rayons qui partent ensemble,

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— 38 —

rien n'est plus facile que d'arrêter une partie en route et de laisser les
autres continuer leur marche ; il n'y a qu'à placer dans le plan focal du
petit spectre un obstacle configuré de manière à arrêter certaines couleurs
et à laisser passer les autres; le spectre se trouvera partagé de la sorte en
parties nécessairement complémentaires, dont une seulement concourra à
former l'image terminale, laquelle revêtira aussitôt les plus vives couleurs.
On dispose du petit spectre d'une manière tout à fait arbitraire : les raies
sont là qui servent de point de repère ; on peut absolument laisser passer
tel rayon qu'on veut; on peut même disposer de l'intensité de chacun
d'eux en les diminuant sur leur hauteur; par conséquent on peut donner
à l'image rectangulaire toutes les teintes imaginables, qui ne cesseront pas
d'être uniformes tant que les obstacles opposés aux rayons du spectre
seront placés exactement au foyer. Cette image est très-propre à remplir
le but que nous nous étions proposé, car elle est susceptible de prendre
toutes les teintes possibles; elle est étendue et uniforme, et en la laissant
tomber sur une plaque daguerrîenne, on est sûr de produire une impres-
sion due exclusivement à l'action des rayons qu'on a laissés passer. Mais,
indépendamment de l'application spéciale qui nous a porté à disposer ainsi
un appareil réfringent, qu'il nous soit permis de faire remarquer le parti
que l'on peut tirer de ce système optique pour étudier la manière dont les
teintes se composent. Tous les rayons simples sont rangés par ordre dans
ce petit spectre, comme les couleurs sur la palette d'un peintre, et le
physicien peut faire son choix; il peut à volonté prendre tels et tels rayons,
les étaler en surface, les combiner ensemble sur l'écran en toute propor-
tion et procéder dans cette opération d'une manière aussi sûre, aussi
positive que l'artiste quand il prend ses couleurs matérielles et qu'il les
mélange pour les jeter sur la toile*.

Nous avons donc eu recours à ce mode d'expérimentation, d'abord pour
impressionner une plaque iodo-bromée avec la lumière rouge, dans le but
de rechercher si, dans ces conditions, les rayons les plus réfrangibles ne
produiraient pas une action négative. Les rayons employés pour produire

4 . Voir ci-après : Sur la recomposition des couleurs du spectre en teintes plates.

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— 39 —

sur la couche sensible cette impression uniforme étaient ceux compris
entre les raies B et D. Comme ils sont par eux-mêmes peu actifs, II n'a pas
fallu moins de 29 minutes pour compléter cette opération préalable.
Ensuite on a fait tomber pendant 60 secondes le spectre entier sur cette
couche ainsi impressionnée. Cette expérience, plusieurs fois reproduite, a
donné pour résultat une image ordinaire du spectre, dépourvue d'impres-
sion négative à Tune et à l'autre de ses extrémités (pi. I, fig. 6, n* IV).
Les rayons les moins réfrangibles , qui d'ordinaire manifestent ce genre
d action, sont restés impuissants à la produire sur une couche impres-
sionnée seulement par les rayons rouges; les plus réfrangibles ont con-
tinué à agir comme d'habitude.

Ainsi sur la couche sensible formée par l'iode et le brome à la surface
de l'argent et préalablement impressionnée par le rouge, l'image du
spectre vient tout entière positive.

Pour les expériences suivantes, nous avons fait nos impressions de
fond avec des rayons empruntés à des régions de plus en plus voisines
de l'extrémité la plus réfractée du spectre. En nous servant des rayons
orangés et jaunes compris entre C et E, nous avons impressionné une
plaque sur laquelle l'action prolongée du spectre a fait poindre une
impression négative correspondant à l'espace A B.

Passant aux rayons bleus compris entre G et H pour produire l'impres-
sion primitive, nous avons déterminé, sur la plaque, un commencement
d'altération générale assez comparable à celui qu'occasionne la lumière
blanche, car ces rayons sont ceux qui possèdent le maximum d'activité
photographique, et, en effet, le spectre, en tombant sur la couche ainsi
modifiée, a fourni des résultats qui rappellent ceux obtenus sur les plaques
impressionnées à la lampe. L'action négative s'est d'abord montrée à partir
de la raie A, s'étendant jusqu'à la moyenne distance entre D et E; puis,
à mesure que le spectre continuait d'agir, cette action semblait reculer vers
l'extrémité la moins réfrangible (pi. 1, Hg. 6, n** V).

Enfin, nous avons impressionné une plaque avec les rayons gris-
lavande presque invisibles situés au delà de H. Sur la couche ainsi mo-
difiée, la partie négative de l'image du spectre s'est avancée plus loin que

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-40 -

jamais vers le milieu du spectre, elle s*est étendue jusqu'à la raie E
(pi. 1, fjg. 6^ no VI).

On ne peut donc se refuser à admettre qu'il existe sur la limite de
Torangé, dans le jaune et au commencement du vert, des rayons suscep-
tibles d'agir en deux sens opposés; qu'en tombant sur une lame déjà
impressionnée par des radiations d'une réfrangibililé inférieure, égale ou
peu supérieure, ces rayons agissent immédiatement d'une manière posi-
tive ; mais que si l'impression préalable est due à l'influence de radiations
d'une réfrangibilité suffisamment élevée, ces mêmes rayons commencent
par agir négativement et persistent d'autant plus dans ce mode d'action
que la source lumineuse employée à produire l'impression première émet
des radiations d'une réfrangibilité plus forte.

En recourant, pour impressionner nos plaques^ à un procédé qui nous
permettait d'employer exclusivement telle ou telle lumière simple, nous
nous attendions à reconnaître que tout rayon simple agit positivement par
rapport à ceux qui le précèdent, et négativement par rapport à ceux qui le
suivent dans l'ordre de leurs réfrangibilités respectives, et nous espérions
étendre ainsi à la majorité des rayons du spectre cette variabilité d'action
que nous avons bien réellement reconnue à une petite portion seulement
d'entre eux. Mais quelque soin que nous ayons mis à varier ces expé-
riences, nous ne sommes arrivés à confirmer ces actions successives
qu'entre les limites étroites où elles s'étaient d'abord montrées à nous,
alors que nous nous bornions à produire en des temps variables une série
d'épreuves du spectre sur une plaque impressionnée en blanc.

Les rayons susceptibles d'agir ainsi en deux sens opposés nous ont
paru se localiser dans le jaune, dans la fin de l'orangé et le commencement
du vert. C'est en opérant sur des plaques iodées et bromées que nous
avons reconnu et étudié leur manière d'agir. Il est très-probable que des
phénomènes analogues se produiraient sur d'autres couches sensibles; il
est très-probable aussi qu'ils ne seraient pas dus aux mêmes radiations;
nous n'avons pas cru devoir en faire l'objet de recherches spéciales. Ce
qu'il y avait d'important pour nous, c'était de démontrer que l'action néga-
tive de l'extrémité la moins réfrangible du spectre , si facile à mettre en

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-41 -^

évidence quand on opère sur les plaques bromées, se reproduit également
sur la plupart des matières impressionnables à la lumière, pourvu qu'on,
ait recours aux précautions que réclame leur moindre sensibilité.

Nous avons opéré sur les plaques simplement iodées de M. Daguerre,
puis sur les plaques iodées et rendues plus sensibles par Tapplication du
chlore; nous avons employé encore deux nouvelles couches sensibles, peu
connues, qu'on obtient par l'application du chlore et du brome en excès;
enfin, nous avons expérimenté sur des papiers enduits de chlorure d'ar^
gent; toujours le même effet s'est reproduit sous l'influence plus où moins
prolongée des rayons peu réfrangibles. II nous reste h faire connaître,
comment nous avons procédé.

£SSAIS SUR DIVERSES COUCHES SENSIRLES»

C'est particulièrement sur la couche simple d'iodure d'argent telle
que M. Daguerre la formait, que nous avons eu hâte de retrouver l'appa-
rition du phénomène précédemment étudié sur les plaques bromées. Le
défaut de sensibilité de cette substance nous arrêta d'abord; mais ayant
augmenté graduellement la durée d'exposition de nos plaques au spectre
solaire, nous avons bientôt reconnu qu'au bout d'un temps très-long et
surtout en donnant au spectre toute l'intensité possible, la lumière, diffusée
aux surfaces de nos appareils, devenait assez puissante pour impressionner
notre plaque en dehors même de l'image du spectre, assez puissante aussi
pour masquer l'action négative qui tendait à se produire. Renonçant donc
à recevoir le spectre entier, nous avons placé sur la fente qui admettait la
lumière solaire deux épaisseurs d'un verre rouge clair qui supprimait loqs
les rayons les plus réfrangibles à partir de l'orangé. Le spectre visible
ainsi réduit à la partie rouge, nous l'avons fait tomber sur une plaque 4
riode que nous avions impressionnée tout simplement à la luniière du jour,
et, après une heure d'une pareille exposition, la plaque a donné au mer-
cure une image partie positive, partie négative. La partie négative était à
la fois très-manifeste et très-limitée; elle commençait au delà de la raie A,

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- 42 -

s'étendait à une très-petite distance et correspondait à des rayons à peu
près invisibles (pi. 1, fig. 6, n" Vil).

Les rayons capables de produire une action négative sur les plaques
préparées à l'iode seul et impressionnées sont donc en très-petite quantité
et situés au delà du rouge extrême. L'énorme prédominance des rayons
qui; sur les plaques à l'iode agissent d'une manière positive, rend suffi-
samment compte de la nécessité de recourir au verre rouge pour arrêter
la partie diffusée de ces rayons, qui viendraient, sans cette précaution, se
mêler à la petite quantité des rayons agissant à la manière inverse et
masqueraient leur effet. Cette particularité explique aussi pourquoi la
couche simple d'iodure d'argent a semblé, pour quelques expérimentateurs,
ne pouvoir se prêter à chercher l'action photographique spéciale qui fait
l'objet de ce mémoire.

Tout en poursuivant ces recherches, nous ne perdions pas de vue
l'action continuatrice annoncée par M. Edmond BecquereL Sur les plaques
bromées, elle ne s'est jamais manifestée; sur les plaques à l'iode, au
contraire, elle s'est toujours montrée d'une manière évidente. Qu'un
spectre tombe sur une plaque iodée non impressionnée, il y trace une
image qui commence à la moyenne distance comprise entre F et G et qui
s'étend, comme on le sait, bien au delà du violet; mais, pour peu que la
plaque ait déjà subi une impression faible, toute la partie visible du spectre
restée inaclive dans le premier cas, devient capable de former une image
positive dont le mîiximum est en D. Malgré son peu de sensibilité , la
plaque iodée de M. Daguerre permet donc de con.stater les trois modes
d'action annoncés jusqu'ici. Action négative correspondant à des radia-
tions invisibles situées au delà de A, action continuatrice positive due aux
rayons compris entre la raie A et la demi-distance entre F et G ; action
immédiatement positive due aux rayons les plus réfrangibles compris à
partir de ce point.

Plaques préparées à Viode et au chlore. — On emploie souvent, pour
augmenter la sensibilité des plaques iodées, une substance moins efficace
que le brome, le chlorure d'iode, qui n'agit évidemment que par le chlore
qu'elle contient. Nous nous sommes proposé de faire quelques expériences

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sur cette couche sensible que le fréquent usage qu'on en fait ne nous
permettait pas de négliger, mais au lieu de la former par Tapplication
successive de l'iode et du chlorure d'iode, nous avons préféré recourir
isolément à l'iode et au chlore en mettant en pratique, pour ce dernier
corps, la méthode qui nous réussissait si bien pour l'emploi du brome.
Débarrassés des incertitudes inhérentes à l'emploi du chlorure d'iode,
nous sommes bientôt arrivés en lui substituant une solution titrée de
chlore à préparer des plaques identiques entre elles et à les rendre à coup
sûr aussi sensibles que possible. Cette méthode d'application du chlore
étant calquée de tous points sur celle qui nous sert pour le brome, nous
ne nous arrêterons pas à la décrire et nous passons aux résultats obtenus.
Sous tous les rapports, la plaque chlorée vient se placer entre la
plaque iodée et la plaque bromée, elle est cinq ou six fois plus sensible
que la première et beaucoup moins sensible que la seconde, aussi sommes*
nous arrivés assez promptement à constater qu'elle est apte comme l'une
et l'autre à manifester l'action inverse des rayons les moins réfrangibles.
Il a fallu l'impressionner 30 ou &0 secondes h la lampe et l'exposer au
spectre pendant 10 minutes pour obtenir une épreuve du faisceau dispersé,
terminée à l'extrémité la moins déviée par une ombre bien sensible cor-
respondant en son milieu à la raie A s'étendant d'une part jusqu'à a et
gagnant d'autre part la région des rayons invisibles.

Plaques iodées traitées par le chlore et le brome en excès. — Outre les
couches sensibles que nous venons de passer en revue on peut encore
en former d'autres sur les plaques qui se distinguent par des propriétés
spéciales et qui, à ce titre, méritaient aussi de fixer notre attention;
on s'arrête ordinairement dans l'application du brome et du chlore aux
plaques iodées h une certaine limite que l'on a crue longtemps infran-
chissable, cette limite est posée par un accident qui survient presque
constamment quand on la dépasse. Fait-on absorber aux plaques iodées
une quantité de chlore ou de brome un peu supérieure à celle reconnue
convenable pour lui donner le maximum de sensibilité, il se produit dans
la pellicule dont l'argent s'est recouvert une révolution telle qu'elle

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- 44 -

semble perdre brusquement sa sensibilité, son aspect physique ne change
pas pour cela, elle continue dé noircir au grand jour, mais elle a perdu la
faculté de condenser la vapeur de mercure en 'quantité proportionnelle
à la somme d'action du fluide lumineux, elle n^est plus propre à former
épreuve et mise en présence des vapeurs mercurielles , elle s'en recouvre
uniformément et prend un aspect chatoyant et irisé, c'est ce que les artistes
en photographie appellent le voile de brome et de chlore. L*apparilion de ce
voile est donc Tindice certain d'un léger excès de vapeur accélérative
brome ou chlore. Mais, chose singulière, l'un de nous en commun avec
M. BelGeld Lefèvre a montré^ en septembre 18ù6, qu'un excès de brome
plus considérable encore reconstituait la couche daguerrienne dans un
nouvel état qui la rendait de nouveau sensible.

i La dose de brome nécessaire à la production de ce singulier résultat
est égale à trois fois la dose ordinaire, à trois fois celle qui convient pour
porter une plaque au maximum de sensibilité; mais il est à remarquer
qu'en prenant trois fois plus de brome, la plaque devient trois fois moins
sensible. Nous avons reconnu depuis que le chlore donne lieu aux mêmes
phénomènes. Nous avons, dès lors, à notre disposition deux nouvelles
couches sensibles qui se distinguent à plusieurs égards de celles qu'on
emploie communément. Soumises comme les autres à l'expérience, elles
ont également rendu manifeste l'activité négative de l'extrémité la moins
réfrangible du spectre photographique. Sur les plaques bromées à triple
dose dont la sensibilité est encore très-grande, l'image négative s'est mon-
trée sans peine, son maximum correspondait à la raie A (pi. l,fig.6, n** IX).

Mais les plaques chlorées à triple dose, dont la sensibilité n'est que
peu supérieure à celle des plaques préparées à l'iode seul, ont résisté plus
longtemps à nos efforts, il a fallu recourir au verre rouge pour supprimer
la diffusion des rayons réfrangibles et pour faire apparaître l'image néga-
tive qui se trouve reléguée comme sur les plaques à l'iode seul au delà de
la raie A (pU 1, fig. 6, n* VIII). Enfin, comme dernier trait de ressem-
blance, nous avons constaté une action continuatrice sensible.

Voici donc cinq couches impressionnables à la lumière qui diffèrent
entre elles par leur sensibilité, par leur composition chimique et qui toutes

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accusent des propriétés opposées dans les extrémités du spectre. En les
énumérant dans Tordre de leur variabilité ^ la plaque bromée à la manière
ordinaire se présente en première ligne, vient ensuite la plaque bromée
en excès, la plaque chlorée vient après, puis la plaque chlorée à triple
dose et enfin la plaque préparée à Tiode seul. Il est à remarquer que ces
différentes couches se rangent encore dans le môme ordre, si on les consi^
dère au point de vue de la facilité avec laquelle elles se prêtent à traduire
Faction spéciale des rayons peu réfrangi blés; ainsi sur les plaques bromées
ordinaires cette action n'est plus contestée par personne; sur la plaque iodée
elle a été contestée jusqu'ici par les expérimentateurs qui n'ont pas eu
l'idée de recourir au verre rouge. Le phénomène de continuation parait
être, au contraire, incompatible avec une grande sensibilité, car il ne se
montre que sur la couche d'argent iodé et sur celle qui la suit immédia-*
temen^ dans l'ordre croissant de la sensibilité.

Papier enduit de chlorure d'argent. — Les diverses préparations exami-
nées jusqu'ici se forment toutes à la surface de l'argent métallique et
les épreuves sur plaques, que nous obtenions à leur aide, n'ont pas sem*
blé pour tout le monde aussi concluantes que possible ; on a supposé que
l'éclat du métal était un obstacle à la saine appréciation de l'éUit de la
couche déposée à la surface, on a cru que nous pouvions confondre l'état
solarisé et l'état primitif d'une plaque non impressionnée. On s'est surtout
effrayé de voir employer concurremment l'iode et le brome, l'iode et le
chlore, et l'on nous a renvoyé aux papiers en nous affirmant que les phé-
nomènes seraient tout autres. Nous ne demandions pas mieux que de
soumettre les propriétés du speclre à ce nouveau genre d'épreuve. Nous
savions bien pourtant, d'après MM. Herschell et Seebeck, que le chlo*
rure d'argent noirci à la lumière ne peut pas, dans les rayons rouges,
retrouver le chlore qu'il a perdu et que, dans ces circonstances, il ne fait
que prendre une teinte rosée particulière.

Mais nous avons pressenti qu'en exposant momentanément à la
lumière du chlorure d'argent et qu'en le soustrayant à cette influence
bien avant l'époque à laquelle le chlorure change sensiblement de teinte,

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nous provoquerions dans cette substance une modification dans la teinte
qui pourrait s'annuler sous l'influence des rayons rouges; nous comptions
d'ailleurs sur l'acide gallique pour rendre sensible à l'œil le résultat final
de ces deux opérations successives.

Voici comment l'expérience a été conduite : nous avons déposé le chlo-
rure d'argent sur l'une des surfaces d'une feuille de papier, en nous fondant
sur la double décomposition qui s'opère dans le tissu même delà feuille lors-
qu'on l'imprègne d'abord de chlorure de sodium et qu'après l'avoir laissée
sécher on la dépose sur la*surface libre d'une dissolution étendue de nitrate
d'argent. Après l'avoir fait sécher de nouveau par pression entre plusieurs
doubles de papier buvard , nous l'avons fixée sur une tablette en bois
comme une plaque et nous l'avons exposée pendant cinq minutes au
rayonnement de la lampe. Le chlorure ne paraissait nullement altéré, le
papier avait conservé toute sa blancheur. Nous savions, par expérience,
qu'il fallait quatre fois plus de temps pour modifier sensiblement sa
teinte. Ainsi impressionnée, nous l'avons placée au foyer du spectre et l'y
avons maintenue pendant une heure. Peu à peu l'action photographique
s'est exercée avec une intensité particulière et correspondant à chaque
rayon simple, et, quand nous avons retiré la feuille, elle présentait une
image nuancée du spectre qui se détachait en foncé sur le blanc inaltéré
du papier, le point le plus marqué correspondait au bleu, une des extré-
mités de l'image s'étendait comme d'habitude bien au delà du violet,
l'autre s'avançait en mourant jusque auprès du rouge. C'est alors seu-
lement qu'on a fait intervenir l'acide gallique qui, suivant une observation
importante de M. Talbot, jouit de la propriété de mettre en évidence les
modifications les plus légères imprimées par la lumière à la constitution
des sels d'argent. A l'égard des papiers sensibles, l'acide gallique joue le
même rôle que la vapeur de mercure à l'égard des plaques, il fait appa-
raître des images qui, sans lui, resteraient latentes. Notre épreuve a été
plongée dans une dissolution saturée d'acide gallique, elle est devenue le
siège d'un phénomène de réduction presque général. Tout le fond, qui,
malgré le rayonnement de la lampe, avait conservé jusque-là son blanc
parfait, a bientôt noirci uniformément dans toute son étendue, excepté

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- 47 -

dans les points qui avaient été frappés par les rayons rouges du spectre et
qui prolongeaient son image en une petite traînée blanchâtre. La conser*
vation de cette partie claire est une nouvelle mani(estation de celte action
inverse qui s'est montrée si souvent dans le cours de nos expériences.
Quelle que soit la modification imprimée par la lumière au chlorure
d'argent, cette modification est réelle et incontestable, puisqu'elle devient
la cause de la réduction que ce corps éprouve ultérieurement en présence
de l'acide gallique; il est également incontestable que cette modification
est neutralisée par les rayons rouges et autres moins réfrangibles encore,
puisque les parties soumises à leur influence prolongée se conservent
intactes dans l'acide gallique tout comme celles qui sont restées à l'abri
de toute espèce de lumière. Les résultats fournis pour les papiers et
étudiés par l'acide gallique sont donc en tout point comparables à ceux
qu'on produit sur les plaques avec le concours des vapeurs mercurielles.

Conclusion. — Sur les papiers enduits de chlorure d'argent aussi bien
que sur les plaques daguerriennes, les rayons les moins réfrangibles du
spectre exercent une action négative capable de neutraliser un com-
mencement d'altération due à l'effet des autres rayons.

CONSIDERATIONS SUR LA NATURE DES MODIFICATIONS PRODUITES
PAR LA LUMIÈRE SUR LES SUBSTANCES IMPRESSIONNABLES.

Ce mémoire est consacré tout entier à la démonstration d'un fait
nouveau, à savoir, que la modification produite sur les substance simpres-
sionnables par l'action des radiations réfrangibles peut s'effacer sous
l'influence d'autres radiations moins réfrangibles pourvu que cette modifi-
cation n'ait pas été poussée au delà de certaines limites. Ce fait, observé
par nous d'abord sur les plaques bromées, a perdu les apparences d'un
phénomène accidentel pour revêtir un caractère de généralité du moment
où nous l'avons vu se reproduire sur des couches sensibles différentes ;
les conséquences qui en découlent prennent elles-mêmes une certaine

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- 48 -

importance et méritent qu'on les expose avec quelque développement.
Les changements survenus sous Finfluence prolongée de la lumière dans
les substances impressionnables ont généralement été rapportés à une
action chimique. Quand le chlorure d'argent,. en particulier, noircit au
soleil, on ne saurait nier qu'il subit une décomposition chimique bien
réelle, puisque le dégagement du chlore ou de composés chlorés tombe
sous le sens de l'odorat, puisqu'à la longue ce chlorure d'argent perd de
son poids, cesse de disparaître dans ses dissolvants et finit par reprendre
l'aspect métallique. Mais, de celte réaction franche et poussée à l'extrême,
comment oser conclure à ce qui se passe sur une plaque ou sur un papier
qui ne fait qu'entrevoir le jour, qui ressort de la chambre noire sans modi-
fication directement appréciable? Qui pourrait affirmer que, dans ce cas
comme dans l'autre, il y ait décomposition? où est le produit dégagé? qui
a constaté une diminution de poids? il n'y a même pas de changement
sensible dans l'aspect physique de la couche sensible. C'est donc en rai-
sonnant par analogie, et par une analogie bien éloignée, qu'on en est venu
à rapporter à une action chimique la formation des images latentes du
daguerréotype et des papiers dits calotypés. Toutefois, si rien ne démontrait
qu'il y eût action chimique, rien non plus, il faut en convenir, ne démon-
trait que cette action n'avait pas lieu. La manifestation des propriétés
négatives de certains rayons nous semble le premier fait incompatible
avec une théorie qui, dans la formation des images photographiques,
rapporterait tout à l'action chimique. Si, en effet, les couches d'iodure, de
bromure ou de chlorure d'argent perdent, dès le moment du premier
contact de la lumière, un de leurs éléments, un élément volatil, comment
concevoir que, sous l'influence de certains rayons simples, cette couche
soit restituée dans son état primitif? comment concevoir qu'elle recouvre
l'élément qu'elle a perdu? cela n'est pas possible. Une expérience, publiée
par M. Claudel, vient encore déposer contre la possibilité d'un chan-
gement survenu dans le rapport des éléments constituants de la couche
sensible. Cette expérimentation a montré qu'après avoir été réparée par
les rayons peu réfrangibles, la matière impressionnable était encore apte
à être modifiée par la lumière ordinaire, confirmant ainsi la proposition

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- 19 -

avancée par nous; que cette matière était reconstituée dans son état
primitif. Cette curieuse expérience a été poussée plus loin encore.
M. Claudet affirme avoir fait agir alternativement, et un grand nombre
de fois, des rayons excitateurs et des rayons réparateurs sur une même
plaque bromée qui, toujours sous l'influence de ces derniers, redevenait
telle qu'elle était à Torigine.

U nous semble de plus en plus difficile de concilier ces faits avec les
principes d'une théorie qui rapporterait exclusivement à une action
chimique toutes les variations qui surviennent dans les affinités des
substances impressionnables & la lumière. Sans doute nous croyons qu'à la
longue le rayonnement lumineux les modifie chimiquement, nous sommes
même très-portés à croire que leur composition élémentaire varie dès
l'instant où leur couleur s'altère; mais bien avant cette époque leurs
affinités se modifient, leur stabilité diminue, et cette première altération
nous semble devoir être attribuée à un changement dans leur état physique
soit mécanique, soit électrique. Parmi les corps indécomposables à la
lumière, il en est bien qui sont modifiés par cet agent, les substances
phosphorescentes entre autres : les sulfures de calcium et de baryum
calcinés sont vivement impressionnés aux plus faibles lueurs sans qu'on
puisse soupçonner un changement de composition, il y a purement action
physique. Pourquoi les iodures, les bromures, les chlorures ne seraient-ils
pas aussi, eux, physiquement impressionnés avant que d'être chimiquement
altérés? Il y aurait ainsi, dans la série des altérations que ces substances
peuvent subir, au moins deux périodes à distinguer, une période d'action
physique et une période d'action chimique. L'action physique se produirait
d'abord, surviendrait ensuite l'action chimique. Tant que l'étal physique seul
serait troublé, les rayons reconnus capables d'agir négativement se montre-
raient capables de réparer l'atteinte portée par l'impression lumineuse; du
moment que la décomposition chimique commencerait à s'effectuer, ces
rayons deviendraient impuissants à ramener le corps altéré à son premier
état. C'est bien réellement ainsi que les choses se passent tant que les
papiers ou les plaques ne sont que faiblement impressionnés ; le spectre, en
s'y imprimant , donne facilement une image qui, mise complètement en

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évidence par les réactifs appropriés, présente toujours une partie néga-
tive. Mais , du moment que Timpression première a été poussée jusqu'au
point de devenir directement sensible à l'œil, il y a lieu de penser que la
décomposition a déjà eu lieu et les rayons qui, tout à Fheure, paraissaient
doués de propriétés réparatrices ont perdu leur puissance. Le rapproche-
ment que nous avons établi entre les phénomènes de phosphorescence et
ceux qui caractérisent la première période des actions photographiques ne
laisse pas que d'être favorable à liotre manière de voir. Par sa manière
d'agir sur les phosphores de Canton et de Bologne, le spectre se partage
aussi en deux parties dont l'une, la plus réfrangible, provoque la phospho-
rescence et dont l'autre l'éteint. De même qu'il y a une action photogénique
négative, il y a aussi une action phosphorogénique négative; il n'est pas
possible de méconnaître l'analogie qui réunit étroitement ces deux ordres
de faits.

Dans le courant de nos recherches, nous n*avons eu que très-rarement
occasion de constater l'action continuatrice découverte par M. Ed. Bec-
querel; quand elle a lieu elle se rapporte à une classe de rayons situés
entre les rayons qui agissent immédiatement d'une manière positive et
ceux qui manifestent des propriétés inveftes. Ces effets de continuation,
nous ne voulons donc pas les mettre en doute, nous croyons même qu'ils
se produisent d'une manière assez générale^ ïnais nous sommes disposés à
les rapporter à la période d'action chimique. Les choses se passeraient
alors dans un ordre facile à concevoir. Les rayons les plus réfrangibles
seraient doués de la propriété de constituer les couches sensibles dans cet
état physique particulier qui doit, selon nous, précéder toujours la décom-
position chimique ; les rayons les moins réfrangibles posséderaient la pro-
priété inverse ; entre ces deux classes de rayons, il s'en trouverait une
troisième dont les aptitudes, à l'effet physique , seraient peu développées,
mais qui posséderaient, comme les plus réfrangibles, une grande activité
chimique, ils deviendraient par là même des rayons continuateurs,
aussitôt qu'ils trouveraient occasion de s'exercer sur une matière déjà
physiquemeilt modifiée.

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SUR

LA RECOMPOSITION DES COULEURS DU SPECTRE

EN TEINTES PLATES*.

Je suis depuis plusieurs années " en possession d'une méthode expé-
rimentale qui permet d'opérer en teintes uniformes le mélange de rayons
simples quelconques arbitrairement choisis dans le spectre. Cette méthode
me paraissant très-propre à vérifier les résultats intéressants nouvellement
énoncés par M. Helmholtz, je crois utile de la faire connaître et de rappeler
qu'elle a été enseignée et expérimentée publiquement en 18i9 par
M. Pouillet dans l'une de ses leçons de physique à la Sorbonne.

On prend pour source lumineuse l'image linéaire du soleil formée par
une lentille cylindrique C à court foyer (pi. 3, fig. 8) ; les rayons se rendent
en divergeant sur une lentille simple L, faisant fonction de collimateur, et
tombent ensuite parallèlement sur un prisme P en flint très-blanc et très-
pur. D est un diaphragme placé sur le trajet du faisceau réfracté et dont
l'ouverture laisse voir une partie de la surface du prisme ; puis vient un
objectif achromatique 0 à large surface et placé à une distance OD plus
grande que sa distance focale principale. Les rayons dispersés qui tombent
sur cet objectif peuvent être considérés comme venant d'une image vir-
tuelle du spectre placée à l'infini en avant du prisme, et donnent en consé-
quence un spectre réel très-net v r au foyer principal de l'objectif. Mais en

4. Cosmos. T. II, 4853, p. 232.
2. Voir ci dessus, p. 36.

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— 52 —

passant au niveau du diaphragme D, le faisceau est encore complètement
blanc, car ce diaphragme élimine de part et d'autre les portions dispersées,
en sorte qu*à une distance 01 égale à celle du foyer conjugué de D, se
forme une image également blanche de l'ouverture du diaphragme formée
par la recomposition des mêmes rayons, qui, à une distance moindre, se
disposent en spectre.

Comme ce spectre v r peut être obtenu très-net, on est à même de
limiter par des obstacles ou par des fenles variables en largeur et en hau-
teur les rayons simples que l'on veut laisser passer, et le résultat de leur
composition se produit en teintes plates dans l'image uniforme I reçue sur
un écran.

Pour obtenir un spectre complet, pour respecter les rapports d'in-
tensités naturelles des rayons qui le composent, aussi bien que pour opérer
leur recomposition en teintes réellement uniformes, il y a surtout deux
précautions essentielles à prendre : il faut d'une part que l'objectif 0 soit
assez grand pour recevoir la totalité des rayons dispersés qui ont passé
au travers du diaphragme ; il faut, en outre, que l'ouverture de ce dia-
phragme soit assez rétrécie pour n'admettre à passer outre que la partie
moyenne du faisceau qui, en raison de la proximité du prisme, n'a pas
encore subi de décomposition.

L'expérience telle que je viens de la décrire permet de reproduire
avec éclat toutes les teintes imaginables, et me parait susceptible d'être
répétée dans les cours à propos de la théorie des couleurs; de plus, elle
me semble éminemment propre à vérifier tout ce qu'on a dît jusqu'ici de
la combinaison des couleurs, car elle donne un moyen simple pour com-
poser ensemble, et en proportions quelconques, toute espèce de rayons
simples et déterminés par leur position dans le spectre, avec autant de
rigueur et de facilité que s'il s'agissait de mélanger des couleurs maté-
rielles.

Parmi les instruments qui ont été laissés par L. Foucault et dont il n'a pas donné
de description, nous en avons trouvé un qui se rapporte à l'expérience relatée ci-

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— 53 —

dessus : c'est un écran à fentes variables, permettant de laisser passer, pour donner une
image colorée sur un écran, deux portions quelconques du spectre.

Cet appareil (pi. 3, flg. 9 et 10) consiste en un cadre ah c d monté sur un pied ;
dans ce cadre peuvent se mouvoir, à l'aide de vis de rappel u^ v', deux plaques m n, m' n
' dans lesquelles sont pratiquées des fentes p q, p' g', dont on peut à volonté faire varier
la largeur et la hauteur en faisant mouvoir, à l'aide de boutons g, g', h, h\ des lames
métalliques constituant l'un des bords latéraux et le bord Inférieur de chaque fente.
Les bords n o, n' o' des deux plaques mobiles sont reliés par deux volets à charnière
nol, n' o' l, susceptibles, par la varialion de l'angle qu'ils font entre eux, de masquer
complètement l'ouverture n o, n' o' et de s'opposer au passage de rayons qui viendraient
toml)er sur cette partie sans empêcher le passage des faisceaux qui, ayant traversé les
fentes p g et p' q, vont converger sur l'écran.

Pour se servir de cet appareil , on limite à l'avance les dimensions des fentes p q,
p' q'; puis, plaçant le cadre dans le plan où se forme le spectre v r (flg. 8), on agit sur
les vis de rappel jusqu'à ce que les fentes correspondent absolument aux parties du
spectre que l'on veut composer en une teinte plate unique.

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NOTE

SUR

LES PLAQUES BROMÉES AU SECOND DEORÉ*

TAcadémie des Sciences, 12 octobre 1816.)

Après que M. Daguerre eut fait connaître sa brillante découverte, les
amateurs et les artistes n'ont pas tardé à s'apercevoir que la plaque iodée
n'est pas apte à reproduire l'image complète de toute espèce de sujets. 11
suffit que les diverses parties d'un même point de vue possèdent des inten-
sités notablement diflFérenles, pour que dans l'épreuve obtenue avec une
plaque iodée ces parties ne puissent venir simultanément avec des tons
correspondants à leurs intensités respectives. 11 faut choisir: il faut ou
s'arrêter au point convenable pour donner aux clairs leur véritable valeur,
auquel cas les détails des parties obscures n'apparaîtront pas ; ou bien il
faut prolonger l'action pour favoriser l'apparition de ces détails et alors les
parties claires se confondront les unes avec les autres et elles seront, comme
on dit, brûlées.

L'emploi des substances accélératrices est venu modifier heureusement
cet état de choses. En même temps qu'elles permirent d'opérer plus rapi-
dement, elles offrirent à l'expérimentateur une couche sensible capable
d'embrasser des degrés plus éloignés dans l'échelle de tons. Toutefois ces
degrés sont encore bien loin d'atteindre ceux mêmes que l'œil de l'homme

1. En collaboration avec M. Belûeld-Lefèvre. — Voir C. R, de l'Àc. des Se. T. XXIU, p. 713.

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— 55 —

peut apprécier en tnéme temps^r Et si quelque réaction nouyelle peut, san»
être favorable à la sensibilité des plaques, augmenter leur aplilnde à con-
server distincte Temprelnte des tons les plus disparates, il ne sera pas-inutile
d'y recourir en certain cas. Si d'ailleurs le pttotographistesait manier habi-
lement ces différentes couches sensibles sans s'adonner exclusivement <^ la
plus impressionable, il pourra dans l'exercice de son art maîtriser et varier
ses effets; il pourra, selon les cas, tempérer la dureté d'un soleil trop cru
frappant en plein sur des objets inégalement réfléchissants, ou bien rehaus-
ser la vigueur d'un sujet uniforme ou manquant de relief.

Cest dans l'intention de concourir à accroître ces ressources, que nous
nous décidons, M. Belfield et moi, à faire connaître un nouveau mode de
préparation de la couche qui a précisément pour effet de donner aux
plaques cette qualité dont nous venons de parler et qui les rapproche en
quelque sorte de la rétine de l'homme.

Notre méthode exige l'emploi de l'iode et du brome et réussira faci-
lement entre les mains des personnes qui ont l'habitude d'employer ces
substances isolément. Elle consiste à polir les plaques et à les ioder comme
à l'ordinaire, puis à leur faire absorber par un procédé quelconque une
quantité de vapeur de brome égale à trois fois celle que l'usage et la pra-
tique ont reconnue susceptible de communiquer aux plaques le maximum
de sensibilité. Tandis que la dose ordinaire de brome ne change pas sensi-
blement la teinte de la couche iodurée, celle que nous recommandons
ici lui fait acquérir une teinte foncée d'un violet bleuâtre.

La sensibilité des plaques ainsi surchargées de brome se trouve réduite
au tiers de ce qu'elle serait si l'on s'était arrêté à la dose ordinaire, mais
elles sont devenues aptes à donner une épreuve complète et détaillée des
sujets qui présentent les plus grandes variétés de tons. On en jugera par
rinspection du petit tableau que nous présentons et qui a été fait par un
temps de soleil. On y voit, à la fois, des nuages au ciel, des maisons blanches
avec des ombres portées transparentes et des arbres dont le feuillage se
dessine par groupes, à peu près comme un artiste les aurait indiqués.

Nous recommandons de tripler la quantité de brome parce que si l'on
n'observait pas franchement ce nouveau dosage, si l'on se tenait en deçà, on

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— 56 —

serait presque sûr d'obtenir une image complètement voilée; il ne faudrait
pas non plus aller au delà : la plaque aurait de la peine à condenser le mer-
cure et limage serait moins apparente.

Cette propriété nouvelle et bien constatée qu'un excès de brome com-
munique aux plaques iodées pourra fournir quelques applications utiles ;
mais, en outre, il nous a semblé qu'au point de vue physique et chimique
ces faits n'étaient pas sans intérêt; c'est ce qui nous a engagés à les com-
muniquer à l'Académie.

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F' '^-5=

NOTE

SDR

L'EMPLOI D'UN DIAPHRAGME ÉTOILE^

POUR L'OBTENTION DES FONDS DÉGRADÉS DANS LES ÉPREUVES

DAGUBRRIENNES

(Sans date.)

L'aberration de sphéricité est un défaut des instruments d*optique, et
particulièrement de la chambre noire» que Ton s'est efforcé, dans ces der-
niers temps, de combattre par toutes les combinaisons possibles. Cependant,
il est certain que dans l'application du daguerréotype au portrait, ce phé-
nomène peut, employé dans de certaines limites, produire des effets imi-
tant les productions de l'art. On peut donc, en agrandissant peu à peu les
diaphragmes, s'arrêter au moment où Ton trouve les contours suffisamment
estompés ; c'est ce que l'on s'est borné à faire jusqu'à présent.

Mais n'ayant pu par ce moyen obtenir tous les effets désirables, sentant
bien qu'il y avait de ces nuances indéfinissables de modèle que je n'obtenais
pas, j'ai pensé qu'en modifiant d'une manière différente l'aberration de
sphéricité, j'obtiendrais peut-être les effets désirés et j'eus l'idée d'employer
un diaphragme découpé, mais toujours régulièrement inscrit dans un cer-
cle; ainsi j'obtins une image nette, entourée d'un nuage imperceptible, mais
qui suffit pour détruire la sécheresse des contours et les rugosités de la

4. Note inédite.

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— 58 —

peau. Maïs ce n'est pas là un résultat empirique; on se rend bien compte
de la manière d'agir de ce diaphragme. Si l'on marque les découpures
sans aller au delà, on aura un diaphragme circulaire qui donne une image
nette et sèche ; si l'on augmente le diamètre de ce diaphragme de façon à
atteindre la profondeur des découpures, on a la précédente image perdue
dans un nuage d'aberration trop lumineux où elle se trouve noyée. Mais
que l'on ménage les découpures telles que je les indique ici et l'on obtient
une image nette et lavée dans un nuage qui s'étend aussi loin que dans
les cas précédents, mais qui étant moins lumineux laisse apercevoir les
contours et les détails et tend seulement à les adoucir.

Ce principe une fois reconnu, rien de plus simple que de varier les
effets; en faisant les découpures plus profondes, le nuage s'étend plus loin;
en les élargissant davantage et rendant par conséquent les séparations plus
étroites on augmente l'intervalle de ce nuage et on se rapproche davantage
des circonstances du diaphragme circulaire à grand diamètre. On peut en
outre varier leur forme, faire dominer les parties plus ou moins rappro-
chées du centre, etc.

On comprend dès lors qu'un pareil diaphragme, dont l'application dans
les autres instruments serait une grande faute, peut, grâce aux exigences
particulières du daguerréotype, prendre sa place parmi les modifications
utiles des appareils optiques.

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OBSERVATIONS

SUR LA LUMIÈRE ÉLECTRIQUE*

(7 octobre 1843. - 11 février 1844.)

Soixante couples de Bunsen sont montés et attelés en une seule
série; l'acide nitrique marque 20° et l'acide sulfurique est étendu de qua-
torze fois son volume d'eau. L'expérience est disposée de manière à essayer
l'effet du charbon des usines à gaz ù l'air libre. Ce charbon est taillé en
bâtons carrés de 3 millimètres de côté qui sont montés chacun dans deux
demi-cylindres de coke dans lesquels on a ménagé leur place ; ces deux
demi-cylindres sont maintenus rapprochés l'un de l'autre par un porte-
crayon, lequel est vissé sur une tige capable de glisser suivant sa longueur;
les deux charbons sont montés de même. Pour la facilité de l'expérience,
l'extrémité des conducteurs, au lieu de s'accrocher directement sur les
tiges dont ils tendraient par leur poids à changer la direction, viennent
aboutir à l'extrémité des ressorts, qui, par leur élasticité, maintiennent
leur autre extrémité en contact avec les tiges.

Le tout ainsi disposé, le courant fut mis en circulation; aussitôt éclata
une vive lumière qu'on a tenté d'utiliser pour la production des épreuves
d'objets microscopiques, et il n'a pas fallu plus de six secondes pour obtenir
une épreuve complète, l'appareil n'étant pas encore disposé de la manière
la plus favorable, et l'objet étant très-petit et fortement grossi. C'étaient
les écailles de Forbium.

Remarquant que les charbons s'usaient assez rapidement et deman-

4. Notes inédites.

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— 60 —
daient à être constamment rapprochés, il était convenable d'estimer
la rapidité de cette combustion : un bâton comme ceux qui ont été
indiqués, long de 0",05 centimètres, placé au pôle positif et un autre
de 0'",25 placé à l'autre pôle ont donné 20 minutes de lumière cons-
tante; les bâtons qui ont servi présentent cette singularité que l'extrémité
sur laquelle a agi le courant trace sur le papier comme la plombagine et
devient en môme temps luisante, l'autre extrémité conservant sa texture
ordinaire sur le sommet. — Ophthalmie intense jusqu'à trois heures et qui
n'a cédé qu'au bain de pied.

44 octobre 4843.

Soixante couples de Bunsen ont donné au microscope solaire de beaux
effets; on yoy^ii très-bien les écailles de Forbium à l'",50 de distance
avec la série forte sans verre concave. Une personne était chargée de la
direction des charbons. Les effets ont été assez beaux pour qu'on pût s'aper-
cevoir d'un défaut grave, c'est la coloration du champ en bleu ou en rouge,
selon qu'on opérait après ou avant la réunion des rayons au foyer des
objectifs collecteurs. De là l'indication d'employer des verres achromatiques;
mais leur prix élevé a fait que j'ai tenté de me retourner vers le miroir
étamé concave; immédiatement l'essai fut fait de réunir en un foyer la
lumière émise par la pile et il fut facile de constater le triple avantage
d'avoir une image plus grande, plus lumineuse et achromatique. Ces résul-
tats ne sont pas complètement empiriques; ils résultent tous de la pro-
priété des miroirs concaves à égalité de courbures, de rassembler plus
puissamment les rayons, ce qui fait qu'avec un miroir concave on peut
recevoir une valeur angulaire des rayons émanés d'un point lumineux
beaucoup plus considérable.

7 novembre 4843.

Soixante couples de Bunsen attelés en une série de façon à donner la

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— 61 —

lumière ordinaire. L*essai fut fait de l'appliquer au microscope en tentant
de remplacer les objectifs collecteurs non achromatiques par un miroir
concave ; le miroir avait 0*,08 de foyer et O^^OS aussi de diamètre. Le
point lumineux était placé à 0'%13 et l'image un peu amplifiée se faisait
dans l'espace à une distance de 0^,22; cette image était très-brillante et
achromatique, la température même y était notablement élevée. En plon-
geant dans cette image un objet microscopique et plaçant au devant, à la
distance convenable, la série forte du microscope solaire de Chevalier, on
obtenait à 2 mètres une image assez brillante pour qu'on pût distinguer en
mettant au point les détails de l'écaillé de Forbium, quoique tout l'appa-
reil fût situé dans la même pièce et l'inondât de lumière.

49 novembre 4843.

Nouvel essai avec soixante couples de Bunsen, la source de lumière et
le miroir concave étant séparés du lieu d'observation par une cloison. Dans
ces circonstances, l'écailIe de podure, observée à 2 mètres de distance
avec la série forte et le verre concave, se distinguait très-bien, et malgré
cette amplification la lumière était encore plus intense qu'elle ne l'est au
microscope à gaz avec les grossissements les plus faibles.

L'image du charbon positif passait à travers une ouverture de S/k de
centimètre de diamètre, et celle du pôle négatif et celle du pôle se faisant
à quelque distance de là, ne passaient pas par l'ouverture et tombaient dans
une cloison de bois blanc; la température se trouvait tellement élevée,
qu'en cet endroit le bois fut complètement carbonisé; on tenta de produire
le même effet avec des lentilles, mais tout ce qu'on put faire fut d'allumer
une allumette chimique.

27 novembre 4843.

D'après les résultats satisfaisants fournis par l'emploi d'un miroir con-
cave, un appareil régulier a été disposé, à l'aide de mécanismes situés sous

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— 62 —

la maiii de Topérateur ; les charbons pouvant être rapprochés graduellement
l'un de Tautre à mesure qu'ils s'usaient, ils pouvaient aussi par un mouve-
ment prompt être approchés ou éloignésl'un de Tautre, afin d'établir et d'in-
terrompre le courant, ces manœuvres pouvant être constamment observées
par l'opérateur à travers un verre noir qui permettait d'apercevoir les
extrémités lumineuses, mais ne laissait pas passer assez de lumière pour
nuire à l'eiFet. Le miroir concave, monté sur un pied maintenu dans une
coulisse, était susceptible d'être approché ou éloigné, de façon à faire varier
par suite la position de l'image du point lumineux et à remplacer ainsi Teffet
du focus dans le microscope solaire. Le système de lentilles et l'engrenage
étaient portés sur une planchette indépendante du système éclairant, et
douée de deux petits mouvements de haut en bas et de droite à gauche
pour suivre facilement les petits déplacements imprévus de la lumière.

La pile fut portée à 112 couples disposés en deux séries pour doubler
la surface, les effets au microscope étant très-beaux, très-lumineux et passa-
blement fixes, la fixité semblant dépendre du volume du courant, mais le
porte-objets s'échauffant promptement et cassant même assez facilement, ac-
tion très-différente de ce qu'on remarque au microscope solaire où le verre
ne s'échauffe pas, et où la température élevée se fait particulièrement sentir
sur les objets plus ou moins opaques placés sur le passage des rayons, ce qui
indique une différence dans la nature des radiations calorifiques qui accom-
pagnent ces deux radiations lumineuses. Ceci indique aussi quelques essais
à faire pour absorber par des écrans une partie de cette chaleur contraire
aux expériences.

La quantité du courant jouant un rôle très-important, il sera avantageux
d'avoir une pile donnant un courant plus que suffisant et de modérer cette
quantité au moyen d'un fil d'un diamètre et d'une longueur appropriés ou
de deux lames métalliques plongeant plus ou moins dans un liquide con-
ducteur.

3 décembre 4 843.

Répétition des expériences précédentes devant M. Donné, plus le régu-

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— 63 —

Jateur à lame de platine et eau acidulée et la glace pour arrêter les rayons
calorifiques. Succès complet ; néanmoins encore un peu trop de chaleur au
foyer du miroir. Aussi à la prochaine expérience sera-t-il bon de placer
une seconde glace immédiatement derrière 1 objet que Ton observe, et puis-
que la chaleur s'accumule dans le porte-objet, il est probable qu'une partie
s'arrêtera dans la glace que Ton aura soin de laisser mobile, afin de la dé-
placer à mesure qu'elle s'échauffera. Dans cette dernière expérience, le
champ se trouvait limité par un diaphragme porté au bout d'un tube à
tirage, monté sur la pièce qui porte les objectifs ; à la faveur du tirage, on
pouvait approcher ou éloigner ce diaphragme^ ce qui limitait le champ à
volonté.

44 février 4844.

Dans l'espérance d'avoir une lumière plus fixe, j'ai fait passer le cou-
rant fourni par 46 couples de Bunsen d'une pointe de charbon de gaz sur
de l'argent fin; à peine l'argent était-il fondu, que le courant s'interrom-
pait. Ayant repris Texpérience en sens inverse, l'argent se mit à fondre et
promptement, et à fournir un arc verdâtre très-fixe et que l'on pouvait
étendre jusqu'à plus d'un centimètre. Dans ces circonstances, le courant
n'avait aucune tendance à quitter le globule d'argent pour passer par le
charbon qui le supportait, lors même qu'une plus courte distance aurait pu
le faire croire. Ces deux phénomènes si opposés ne pourraient-ils pas s'ex-
pliquer, en admettant que dans le premier cas l'arc est formé par du char-
bon transporté, et dans le second par de l'argent? l'interruption du courant,
dans le premier cas, ne proviendrait-elle pas de ce que Tare du charbon
au contact de l'argent fondu serait brûlé et interrompu par l'oxygène dis-
sous et condensé par l'argent? l'arc si étendu que Ton obtient dans le second
cas ne pourrait-il pas être attribué à une plus grande volatilité de l'argent^
propriété démontrée par l'expérience même pendant laquelle se dégageaient
d'énormes quantités de vapeur d'argent ?

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-64-
La longueur de Tare ne serait-elle pas dépendante à la fois de la quan-
tité, de la tension du courant et de la volatilité du pôle positif? la Jargeur
de cet arc ne serait-elle pas influencée par le milieu ambiant susceptible
d'agir chimiquement sur la substance de Tare?

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APPLICATION

DE LA

LUMIÈRE VOLTAIQUE AU MICROSCOPE SOLAIRE'

(Paquet cacheté déposé à rAcadémie des Sciences, par M. Al. Donné, le 18 décembre 1843.)

L'application de la lumière vol laïque au microscope solaire est devenue
possible entre nos mains à l'aide des conditions suivantes :

1** Substituer aux cônes de charbon employés jusqu'ici des solides de
ce même corps présentant la même section dans toute la longueur de la
partie qui doit subir l'incandescence ;

2** Opérer à l'air libre et non dans le vide, ni même en vase clos ;

3*» Employer pour développer la lumière le charbon dense et brillant
qui se dépose à la longue sur les parois des cylindres où l'on distille la
houille pour produire le gaz d'éclairage. Le charbon à cet état possédant
les deux propriétés précieuses d'être très-conducteur et presque incombus-
tible à l'air, peut, sans inconvénient, être réduit en bâtons carrés portant
OMO de longueur et0™,003 de côté;

4*" Réparer incessamment l'usure irrégulière causée par la combustion
et surtout par le transport, au moyen d'un mécanisme à portée de l'opé-
rateur ;

5* Rassembler la lumière ainsi produite en un cône convergeant sur
l'objet à observer par un miroir étamé concave, donnant une image un peu

4. En collaboration avec M. AI. Donné. — Note inédite.

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— 66 —

grossie du point lumineux, un peu au delà et au-dessous du centre de
courbure, tandis que le point lumineux se trouve un peu en deçà et au-
dessus de ce même point;

6^ Modérer l'intensité de la chaleur concentrée au même lieu que la
lumière par l'interposition de deux glaces planes et épaisses, l'une située
devant le miroir, l'autre placée immédiatement derrière l'objet soumis à
l'observation. Cette dernière est mobile, afin de pouvoir être déplacée à
mesure qu'elle s'échauffe ;

T Engendrer le courant au moyen d'une pile de Bunsen de 120 couples
attelés en deux séries réunies pôle à pôle. Pour la durée de l'effet et la con-
servation des zincs amalgamés, l'acide sulfurique doit être au moins à »
et l'acide nitrique à 20 degrés au plus ; circonstance importante, qui per-
mettra de modifier plus tard la disposition de cette pile afin d'en rendre
le service prompt et facile ;

8° Enrayer le courant au moyen d'un régulateur placé à portée de
l'opérateur, formé de deux lames de platine triangulaires maintenues à
distance plongeant la pointe en bas dans un liquide conducteur.

Sur ces données, nous avons disposé un instrument fonctionnant actuel-
lement et permettant d'observer des objets délicats à une distance de plus
de 3 mètres.

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NOTICE

Sl-B

LE MICROSCOPE PHOTO-ÉLECTRIQUE'

(Académie des Scien:cs, 15 avril, 1844)*.

Aujourd'hui, personne n'ignore qu'il existe un instrument pour peindre
en grand, sur un écran, les objets très-petits au moyen de la lumière du
soleil : c'est le microscope solaire inventé par Lieberkûhn, en 1738, et qui
fit, à cette époque, une grande sensation. Avec cet instrument, une réunion
nombreuse peut contempler à loisir des détails minutieux qui, au micro-
scope ordinaire, ne sont vus que par un seul individu.

A son début, comme tout ce qui parait, le microscope solaire était
fort imparfait; depuis, il a reçu de grandes améliorations; mais à mesure
qu'il se perfectionnait, il semblait se reléguer au nombre des objets de
pure curiosité. Toutefois, dans ces dernières années, la microscopie ayant
pris un grand développement, on a compris qu'il y aurait de l'intérêt à tirer
de son abandon le microscope solaire, non pour en faire un instrument
de recherches, mais pour mettre sous les yeux du public les résultats de
la science.

Malheureusement, dans notre climat, le soleil est bien rare; pendant

4. Cet appareil, inventé par MM. Donné et Léon Fouoault, a été présenté à la Société d'encoura-
gement en 484» : des expériences ont été faites avec ce microscope dans la séance extraordinaire
du 42 mars 4845.

«. Voir : C. R. de VAc, des Se. . XVIII, p. 696. BulL de la Soc, d'encouragement, 4845,
p. 389.

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— 68 —

une grande partie de Tannée il se montre à peine, et même pendant la belle
saison il n'est pas possible de décider à l'avance le jour où l'on devra se
réunir pour observer les effets du microscope solaire.

Ces considérations devaient amener des tentatives qui auraient pour
but de remplacer la lumière du soleil par quelque foyer artificiel, dont on
pourrait disposer à son gré. C'est en Angleterre qu'on a construit le
premier microscope à gaz, et pour cela on a mis à profit la lumière de
M. Drummond; mais véritablement l'effet est resté trop au-dessous de ce
que l'on voulait obtenir.

Bien avant M. Drummond, Davy avait su produire, au moyen d'une
forte pile, une lumière que l'on disait comparable à celle du soleil; mais il
fallait des appareils si puissants, qu'on ne pouvait répéter l'expérience dans
toute sa splendeur qu'à l'Institut royal de Londres. Ce que l'on faisait dans
nos cours n'en était qu'une pâle représentation, quand M. Bunsen inventa
la pile à charbon et mit entre les mains des physiciens une source éner-
gique d'électricité dynamique ; alors l'expérience de Davy fut répétée de
tous côtés, et dans tios amphithéâtres on fut ébloui des torrents de lumière
versés par les cônes de charbon.

Il n'y avait plus à hésiter, et ce qu'on avait fait avec la lumière de
Drummond, il fallait le tenter avec celle de Davy, bien plus brillante, mais
bien moins facile à gouverner. Ainsi le problème que nous nous propo-
sions était celui-ci :

i^ Régulariser une source lumineuse ;

2** Modifier l'appareil optique d'une façon appropriée à la nature de
cette lumière.

Et c'est en exposant les taoyens par lesquels on a satisfait à ces deux
conditions que nous croyons donner la meilleure description du nouvel
instrument que nous avons présenté sous le nom de microscope photo^-élec-
trique.

Dans les expériences que l'on fait ordinairement avec la pile et les
pointes de charbon, la lumière produite est tout à fait impropre aux expé-
rience d'optique : 1° parce qu'elle varie continuellement en couleur et en
intensité; 2" parce que les parois du ballon où elle se produit se ternissent

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— 59 —

en peu dlnslants; et 3* parce que les surfaces irrégulières de ce ballon
troublent considérablement la marche des rayons.

On est arrivé à triompher de ces obstacles par le choix qu'on a fait du
charbon dense qui se dépose dans les appareils où se fait la distillation de
la houille. Le charbon, aussi compacte que possible et exempt de fissures,
est réduit, par un lapidaire, en bâton prismatique, à base carrée de 0'*',003
de côté sur une longueur de 0'",10 à 0™,12.

Quand on fait éclater la lumière électrique entre les extrémités de ces
baguettes de charbon, on remarque : i"" que la lumière a gagné en fixité,
blancheur et intensité ; 2^ que ce charbon est très-bon conducteur, et
•V que sa combustion à l'air libre est très-lente et très-difficile.

Il ne reste donc plus, pour que le phénomène persiste, qu'à rappro-
cher les charbons à mesure qu'ils se consument.

Ceci ne peut être confié à un mouvement d'horlogerie dont la vitesse
uniforme ne saurait s'accommoder à l'usure irrégulière des charbons. Dans
l'appareil dont il s'agit, ces charbons peuvent être continuellement rappro-
chés et maintenus vis-à-vis l'un de l'autre par un mécanisme placé à la
portée de l'opérateur et sans qu'ils cessent un seul instant d'être en com-
munication avec la pile.

Après avoir ainsi régularisé le foyer de lumière, on pouvait croire
qu'il ne restait plus qu'à présenter au-devant le système optique tel qu'il est
disposé au microscope à gaz. Cependant cela ne fournit pas de bons résul-
tats; en voici la raison : pour transformer en rayons très-convergents des
rayons très-divergenls, on a coutume d'employer deux fortes lentilles de
crown-glass; mais comme l'extrémité lumineuse du charbon est un point
très-petit, l'image de ce point formée au foyer des lentilles est tellement
enuchée d'aberrations de sphéricité et de réfrangibilité, qu'il aurait fallu
essayer de nouvelles courbures et achromatiser les objectifs collecteurs. 11
a paru plus simple de se servir d'un miroir étamé concave, de façon que
le point lumineux placé au-devant de ce miroir, et un peu au-dessus de
son axe, vint former une image amplifiée plus nette et achromatique un
peu plus loin et au-dessous de cet axe.

Ainsi on a fait construire un miroir de 0*",08 de foyer principal et de

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— 70 —

0",10 de diamètre : placé à 0'",15 des charbons, il en forme une image dans
Tespace, à 20 et quelques centimètres, un peu amplifiée, achromatique et
suffisamment nette, quoique les rayons opposés du cône convergent fassent
entre eux un angle de 25 à 30 degrés, condition importante d'où dépend
réclairement des objets, et à laquelle il eût été difficile de parvenir avec
des lentilles.

La lumière émanée du charbon positif rassemblée ainsi en un foyer
sur un papier blanc est tellement brillante, que l'œil peut à peine en sup-
porter l'éclat; mais aussi les radiations calorifiques qui suivent le même
chemin y élèvent tellement la température, que les substances organiques
y sont presque aussitôt carbonisées. Toutefois, en observant de plus
près, on s'aperçut que cette chaleur rayonnante n'est pas identique avec
celle provenant du soleil et qu'il serait plus facile de lui barrer le pas-
sage.

A cet effet, nous avons placé devant le miroir une boite à faces paral-
lèles en glaces blanches et polies et remplie d'une solution d'alun saturée
et limpide. Par cette disposition, la masse liquide deux fois traversée par
la lumière la dépouille en grande partie de la chaleur qui l'accompagne, et
les observations peuvent être prolongées aussi longtemps qu'on le juge
à propos.

Tels sont les moyens à l'aide desquels nous avons pu réaliser ce nou-
veau genre d'expériences.

Dans l'exécution de l'appareil, on a réservé la mobilité du miroir
d'avant en arrière, et réciproquement, afin de pouvoir faire varier dans le
même sens la distance à laquelle se forme le foyer, ce qui remplace le
verre focus des microscopes solaires; de plus, la facilité qu'on s'est ména-
gée de faire tourner le miroir autour de son diamètre horizontal permet de
parer au déplacement que le point lumineux pourrait subir suivant la ver-
ticale; mais pour ceux qu'il éprouverait dans le sens horizontal, c'est tout
le système de lentilles accompagné de la platine du microscope, qui se
transporte tout d'une pièce et va au-devant du foyer lumineux.

Enfin tout ce qui concerne la production de la lumière a été enfermé
dans une boîte à laquelle on a ménagé des jours garnis de verres colorés

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— 71 —

très-foncés qui laissent à l'expérimentateur la surveillance de cette lumière
qu'il peut, du reste, éteindre ou rallumer à son gré.

Pour prévenir Taccumulation de l'énorme chaleur dégagée par l'in-
candescence des charbons, on a formé le dessus et le dessous de la boite
de deux séries de lames métalliques, obliques et placées dans le sens le
plus convenable pour laisser circuler l'air et empêcher que la lumière ne
se répande au dehors.

Le courant qui alimente l'appareil est fourni, comme nous l'avons
dit, par une pile à charbons de Bunsen. 11 faut au moins 60 couples.
Gomme cette pile n'est pas à effet constant et qu'elle fournirait, dans les
premiers instants, une trop grande quantité d'électricité pour ensuite ne
plus donner seulement le nécessaire, il a fallu mettre sur le chemin du
courant un régulateur situé sous la main de l'opérateur. Ce régulateur est
formé de deux lames de platine triangulaires, maintenues à une petite dis-
tance l'une de l'autre par un corps non métallique, et qui plongent plus
ou moins, la pointe en bas, dans une eau légèrement acidulée; par ce
moyen, on peut régler la quantité d'électricité, qui doit être proportionnée
à la grosseur des charbons.

Après avoir spécialement destiné cet appareil aux démonstrations
microscopiques, nous nous sommes livrés à quelques expériences d'optique,
et les résultats que nous avons obtenus nous font penser qu'il ne faudrait
pas de grandes modifications pour le rendre apte à répéter les expériences
qui réclamaient jusqu'à présent la lumière solaire.

Tout l'appareil, sauf la pile, a été construit par M. Charles Chevalier,
et la coopération de cet habile artiste a singulièrement facilité la tâche
que nous nous étions imposée.

En résumé, l'application de la lumière voltaïque aux démonstrations
microscopiques s'est réalisée, entre nos mains, à l'aide des artifices
suivants :

1° Substituer aux cônes de charbon employés jusqu'ici des prismes du
imême corps, afin qu'ils présentent une égale section dans toute la longueur
où ils doivent subir l'incandescence ;

S"* Opérer à l'air libre et non dans le vide, ni même en vase clos ;

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— 72 —

3° Employer, pour développer la lumière, le charbon dit charbon de
gaz, qui est à la fois le plus conducteur et le moins combustible ;

&• Réparer incessamment l'usure irrégulière des charbons et les main-
tenir presque en contact au moyen d'un mécanisme à portée de l'opé-
rateur;

5° Rassembler la lumière ainsi produite en un cône convergent sur
l'objet à observer, au moyen d'un miroir étamé concave ;

6'' Modérer l'intensité de la chaleur concentrée aux mêmes points que
la lumière, par l'interposition d'une boite à faces parallèles en glace, et
remplie d'une solution saturée d'alun ;

T" Enfermer dans une boîte irès-perméable à l'air les charbons incan-
descents, afin qu'aucun autre rayon que ceux qui concourent à l'effet
optique ne sj^ répande au dehors ;

8' Engendrer le courant au moyen d'une pile de Bunsen de 60 couples
au moins ;

9' Enrayer le courant par un régulateur consistant en deux lames de
platine triangulaire plongeant dans une eau faiblement acidulée.

C'est avec un appareil construit sur ces principes que nous avons
répété devant la Société d'encouragement toutes les expériences du micro-
scope solaire.

DESCRIPTION DL MICROSCOPE PHOTO-ÉLECTRIQt E DE MM. DONNÉ

ET LÉON FOUCAULT*.

La figure 1, planche 2, représente le microscope vu de face. La
figure 2 est une section verticale et transversale prise sur la ligne A B de
la section longitudinale, figure 3.

La figure 4 est une section verticale du miroir et la figure 5 l'objectif
et l'assemblage des lentilles achromatiques formant l'appareil amplificateur
du microscope : ces deux figures sont dessinées sur une plus grande échelle.

Une partie de l'appareil est destinée à éclairer vivement l'objet qu'on

1. Voir : Bull, de la Soc, d'encoiirageynenl, 1845, p. 578.

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— 73 —

veut soumettre à l'observation, le reste effectue le grossissement, d'après
les principes anciennement connus, et a été emprunté au microscope
solaire ordinaire.

Les diverses pièces dont se compose le nouvel appareil sont groupées
tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la boîte A; celles qui concourent à
l'éclairage de l'objet sont plus particulièrement reléguées à l'intérieur; on
les voit dans les figures 2 et 3 : nous allons en donner l'énumération et
indiquer leur destination spéciale.

La lumière fournie par la pile éclate au point a, à l'extrémité de la
baguette de charbon qui est en communication avec le pôle positif d'une
forte pile. En face de ce charbon, on en voit un autre semblable o! , qui
communique avec le pôle négatif : ces charbons, très-grêles, sont montés
chacun dans une espèce de porte-crayon par l'intermédiaire de deux demi-
cylindres de coke agglutiné h, V y qui s'engagent dans les viroles métal-
liques CyC; ces viroles sont soutenues chacune par des queues c, à, qui se
prolongent jusqu'en d d/.

Les porte-crayons ou plutôt les porte-charbons ne sont point adhé-
rents à l'appareil et peuvent être retirés à la main toutes les fois qu'on a
besoin de changer les charbons; cependant ils sont, pendant l'expérience,
en communication chacun avec un des pôles delà pile; en outre, pour
réparer l'écartement qui résulte de la combustion des charbons, et pour
établir ou interrompre à volonté le passage du courant, ils ont besoin
d'exécuter chacun deux espèces de mouvement. On a satisfait à ces condi-
tions par la disposition suivante :

k, Ij figure 3, sont les supports des porte-charbons pourvus l'un et
l'autre de deux rebords e^ef; aux points qu'indiquent ces lettres on a pra-
tiqué des encoches dans lesquelles viennent s'engager les tiges des porte-
charbons ; dans la position verticale de l'appareil, ceux-ci tomberaient
dans l'intérieur de la boîte, s'ils n'étaient maintenus en place par les
ressorts ^ f, qui sont en communication métallique directe avec les
anneaux o, d ^ lesquels communiquent eux-mêmes avec les pôles de la pile.
Aussi, dès que le contact s'établit entre les extrémités des charbons, l'élec-^
tricité entre en circulation.

40

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Quoique pressés par les ressorts, les porte-charbons peuvent se mou*
voir de diverses manières. Le support / est fixé sur un axe vertical h
autour duquel il peut tourner quand l'opérateur agit sur un petit levier
qu'on y a fixé ; ce levier, qui fait saillie à la face antérieure de la boite, est
terminé par un bouton v', figure i ; il en résulte que Textrémilé du char-
bon a' se meut en décrivant horizontalement un arc de cercle ayant son
centre sur l'axe i.

Le support kj au contraire, tourne autour d'un axe horizontal tr^s-
court fj quand l'opérateur saisit le bouton v'', qui termine au dehors de la
boite l'extrémité d'un petit levier inhérent à ce même support. Gomme
conséquence de ce mouvement, il arrive que l'extrémité du charbon a
décrit dans un plan vertical un arc de cercle ayant son centre au point x.

Or, si les pointes a^ a' sont suffisamment prolongées, il est évident que,
à l'aide des deux mouvements qu'on vient de décrire, elles peuvent s'entre-
choquer; mais ces pointes se consument par suite de la vive combustion
dont elles sont le siège, et, quoique mises en contact au commencement
de l'expérience, peu d'instants suffisent pour établir entre elles une dis-
tance telle qu'elle devient un obstacle insurmontable au courant : il a donc
fallu songer à combler cette distance, et voici comment on y est parvenu.
Les tiges des porte-charbons étant cylindriques, peuvent glisser dans les
encoches des supports, quoique pressés par leurs ressorts respectifs, et
sans cesser d'être en contact avec eux. Si donc, par suite de la combustion,
les pointes charbonneuses a, a' s'éloignent l'une de l'autre, il suffit de
presser sur les extrémités libres c'j d! des tiges, pour neutraliser aussitôt
cet effet. L'action est produite du dehors par l'intermédiaire d'un méca-
nisme composé de deux barres métalliques h, K dentées sur leur bord supé-
rieur, et dans lesquelles engrènent des pignons dont les têtes i', i' font
saillie au-devant de la boite. Ces crémaillères se meuvent horizontalement,
en s'éloignant ou en s'approchant l'une de l'autre.

Sur la surface des barres qui regarde dans l'intérieur de la boite A, on
voit s'élever perpendiculairement deux plans métalliques g, g, qui font
saillie d'une manière assez prononcée pour que, entraînés par le mouve-
ment de la barre, ils chassent devant eux les porte-charbons, à mesure que

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le besoin l'exige. On conçoit que la course de l'engrenage doit être égale à
la longueur des charbons.

Telles sont les dispositions qu'on a dû prendre pour faire naître et
pour entretenir au point a la lumière électrique.

Nous allons nous occuper maintenant de la manière d'employer celte
lumière le plus utilement possible.

11 faut, pour les besoins du microscope que l'on voit de profil, figure 2,
en avant de la boîte, qu'un faisceau conique de lumière intense vienne
s'engager dans l'ouverture m et que son axe coïncide avec l'axe de l'instru-
ment. Cependant on voit que le point a est bien au-dessus de cet axe ;
aussi n'est-il destiné à fournir aucune lumière directe, et ce n'est qu'après
avoir été réfléchis sur le miroir concave C que les rayons se réuniront
en un foyer m et tomberont sur l'objet à observer.

La position du foyer m est très-importante ; de plus, elle dépend de
celle du point a que l'opérateur ne peut pas maintenir rigoureusement
fixe : il faut donc obvier aux déplacements qui pourraient survenir.

Le foyer m tend-il à s'avancer ou à se reculer, le miroir C, porté sur
la colonne horizontale D, peut être reculé ou avancé au moyen du
pignon E, qui mord dans un engrenage ; si le foyer m monte ou descend,
le miroir concave, qui peut tourner autour de son diamètre horizon-
tal nf vl y est plus ou moins incliné par l'action d'une vis sans fin cachée
dans le tube carré G et traversant la colonne D ; cette vis engrène dans un
secteur ^, fixé sur la monture du miroir. La rotation est imprimée à la vis
par la tête moletée ;.

Reste encore un déplacement possible du foyer m, c'est celui qui le
ferait tomber soit à droite, soit à gauche de l'axe du microscope. A cet
effet, le microscope est porté sur une planche P, suspendue par un bou-
lon N, qui est le centre des petits mouvements nécessaires pour suivre le
foyer dans cette dernière espèce de déplacement.

Ainsi voilà l'objet vivement éclairé ; il ne reste plus, pour obtenir une
image amplifiée, qu'à placer au-devant le système de lentilles achroma-
tiques et à court foyer du microsqope solaire; encore faut-il placer l'objet
bien au milieu du champ, l'engager sous des pinces destinées à le soute-

>»5^^'SC*. .'>...

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— Te-
nir, mettre Tinstruinent au point, tout en surveillant la lumière, en
repoussant les charbons ou en replaçant le foyer, etc. On voit que c'est
bien de l'occupation pour un seul expérimentateur; cependant la chose est
possible, et nous Tavons prouvé maintes fois. Ce n'était pourtant pas une
raison pour s'abstenir de recourir aux moyens auxiliaires qui auraient pu
se présenter, et j'ai pensé que, en bien des occasions, on ne serait pas fâché
de faciliter celte tâche en se la partageant; c'est là ce qui motive l'emploi
de quelques pièces additionnelles dont il n'a pas encore été parlé.

Ainsi l'on voit en i\ i"^ figure 3, deux têtes de pignons semblables à
celles qui ont été indiquées sur le devant de la boîte ; par leur moyen, une
personne placée derrière la boite peut, en écartant modérément les bras,
s'affecter exclusivement à entretenir et à diriger la lumière.

Au-dessous de ces têtes de pignons on voit, dans la figure 3, deux bou-
tons plus petits /', f, reliés, par les tringles p^ joyaux boutons v' , r% situés
également sur le devant de la boite et, comme eux, destinés à imprimer
aux supports des charbons les mouvements dont ils sont susceptibles. La
personne placée derrière la boîte a donc sous la main ces quatre pièces
importantes, à l'aide desquelles elle dirigera les charbons, à condition, tou-
tefois, qu'elle puisse voir ce qu'elle fait.

C'est pour cela qu'on a pratiqué en 0 une petite porte à jour garnie
d'un verre noir qui amortit presque complètement l'éclat de la lumière, et
n'en laisse passer que ce qu'il faut pour juger de la situation et de l'état
des charbons. Si la personne préposée à gouverner la lumière s'acquitte
bien de son office, celle qui est en avant de la boîte et qui manie le micro-
scope n'aura pas plus à faire que si elle opérait avec un microscope solaire.
Dans notre appareil, le microscope proprement dit L, porté sur la
planche P, se compose d'une colonne carrée à engrenage ^ figure 2, sur
laquelle se meut, à la faveur d'un pignon u, une boîte r, portant un jeu de
lentilles achromatiques y, y, dont on voit la composition détaillée, figure 5.
Le mouvement communiqué par l'engrenage étant un peu brusque, on
a ajouté un mouvement lent qui permet de mettre au point avec précision,
ce qu'on fait en tournant l'écrou à tête x' .

Sur l'extrémité de la colonne t glisse à frottement un seconde boîte

: ^

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carrée qui porte un diaphragme circulaire/):, qui limite le champ d'obser-
vation et arrête les rayons les plus obliques; un écran q est fixé au-devant
de ce diaphragme.

En n on voit une espèce de lorgnon garni d'un verre presque noir : il
répond à une ouverture pratiquée dans la planche P et permet, sans être
ébloui, de surveiller les charbons; quand on veut regarder directement
dans l'appareil, il suffit de pousser sur la queue pour le faire tourner autour
de la vis n^- et alors l'ouverture sous-jacente se trouve complètement
dégagée.

Pour soutenir les objets de toute espèce que Ton se propose d'obser-
ver, on utilise ensemble ou séparément les différentes pinces à ressort r, /^
qui, toutes, prennent leur point d'appui sur la planche P.

L'énorme quantité de chaleur rayonnante qui accompagne la lumière
serait venue, comme elle, se concentrer au point m, si on ne l'arrêtait en
grande partie par l'interposition d'une botte F, à faces parallèles, en glace
blanche et polie, dans laquelle on verse une dissolution d'alun saturée et
limpide. Ainsi traversée deux fois pajr la lumière, la masse liquide arrête en
grande partie la chaleur rayonnante, qui, sans cette précaution, désorga-
nise les substances et brise les verres que l'on place au foyer.

Ce même développement de chaleur nous a déterminés à ne pas fermer
complètement la boîte et à en garnir le dessus et le dessous de deux
doubles rangées de lames de tôle obliques K, figure 2. La lumière ne sau-
rait donc parvenir au dehors, et cependant l'air se renouvelle et circule
librement dans l'intérieur de la botte.

Ainsi disposé, l'appareil serait complet si nous possédions une pile à
courant énergique et constant. La pile de Bunsen^ qui seule, jusqu'à ce jour,
peut suffire à ces sortes d'expériences, jette, dans les premiers instants, un
feu qu'il faut modérer et même économiser.

A cet effet, il y a, sous la boite, un régulateur formé de deux lames de
platine 6'^ ¥'y figure 2, terminées en pointe et soutenues, à hauteur
variable, par un support à engrenage S : une de ces lames ¥' communique,
par une lanière métallique H et par l'anneau o% avec le pôle positif de la
pile, et l'autre, 6% par une lanière H' avec l'anneau o; ces deux lames

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— 78 —

peuvent, par conséquent, plonger plus ou moins dans Teau légèrement
acidulée contenue dans le vase I. Il est important que ces lames de pla-
tine soient fixées sur une pièce v! non métallique et non conductrice, parce
que le courant, forcé d'aller d'une lame à l'autre, par le conducteur liquide
intercepté entre elles, se proportionne à la section de ce conducteur.

Indiquons de nouveau le chemin passablement compliqué que doit
suivre le courant voltaïque ; prenons-le à la sortie de la pile au pôle positif
qui vient s'accrocher à l'anneau o\ Par ce point, il fait son entrée dans le
régulateur, se rend par un chemin tout métallique jusqu'à la lame 6^'; il
la quitte, traverse le liquide pour aller se jeter sur la lame V y et, conti-
nuant par la lanière de cuivre jusqu'à Fanneau o, il trouve encore une voie
non interrompue jusqu'au point Xy où il quitte le ressort pour entrer dans
le porte-charbon et dans le charbon lui-même ; arrivé à l'extrémité, il
s'élance sur le charbon opposé, et c'est là qu'il produit l'effet qu'on en
attend. Rendu dans le second charbon, il retrouve une voie analogue à
celle par laquelle il est venu, porte-charbon, ressort, conducteur métal-
lique jusqu'en o\ où l'on accroche le pôle négatif de la pile.

L'appareil est porté sur un tréteau B, qui l'élève à la hauteur conve-
nable. R est une tablette qui sert à porter le régulateur et sur laquelle se
posent tous les menus objets qui doivent servir aux expériences.

A 8 mètres en avant, on tendra un écran blanc de 1",50 de diamètre
au moins; on emploiera de préférence du papier blanc un peu fort et bien
tendu.

Pour obtenir un courant suffisamment énergique, nous nous sommes
servis, jusqu'à présent, d'une pile de Bumen de 60 couples au moins, comme
M. Deleuil les construit. Si l'on voulait dépasser ce nombre afin d'avoir un
peu plus d'intensité, et surtout opérer plus longtemps, il faudrait le porter
brusquement à 120. Dans ce cas, on ferait deux piles ayant chacune son
pôle positif et son pôle négatif; on réunirait entre eux les pôles semblables,
et les quatre conducteurs se réduiraient à deux, dont on disposerait
comme de ceux d'une pile simple ordinaire. Dans la pile de Bunsen^ le pôle
positif est l'extrémité terminée par un élément charbon, et le pôle négatif
est l'extrémité terminée par un élément zinc.

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— 79 —

Cette manière d'atteler ensemble deux piles de même force produit le
même résultat que si Ton doublait la surface des éléments sans en
augmenter le nombre.

Les petites baguettes charbonneuses a, a' doivent être composées d'une
nature de charbon toute particulière; il faut les prendre dans ces masses
denses et compactes qui se déposent à la surface interne des parois des
cylindres où Ton distille la houille pour en obtenir le gaz d'éclairage.

Ces blocs de charbon sont très-durs et très-difficiles à attaquer, et,
pour les débiter, il faut recourir aux procédés dont on se sert pour enta-
mer les pierres précieuses; on les réduit en baguettes carrées de 0"40 de
long et 0'%003 seulement de large sur chaque face.

Quand on veut opérer, l'essentiel est de centrer l'appareil. Je suppose
que l'on soit au moment où la pile es prête et où les pôles ont été accro-
chés à leurs anneaux respectifs c/, &\ On tient à la main les porte^cbarbons
garnis de baguettes neuves : pour les mettre en place, on commence par
éloigner le plus possible l'une de l'autre les barres métalliques h, h, au
moyen des boutons t'^ t'; par suite, les petits plans g^ g présentent entre
eux un grand écartement et viennent s'appliquer jusque contre les parois
de la boîte. Alors, en ouvrant une des portes T ou T', qui ont été prati-
quées sur les côtés de la botte, on pénètre et on voit librement dans l'inté-
rieur. Il est donc facile de saisir les porte- charbons, d'engager les extré-
mités (/, rf' de leurs tiges sous les ressorts /*, f, de les soulever un peu, et
d'abandonner la pièce lorsqu'elle se trouve vis-à-vis des encoches e^ é ;
en même temps on repousse ces porte-charbons jusqu'à ce que les extré-
mités c', d' viennent buter contre les plans g, g.

Si les baguettes de charbon ont été choisies de longueur convenable,
il doit exister, dans cette position, une certaine distance entre leurs extré-
mités a^ a'; c'est le moment de se placer devant la boite, figure 1, de sou-
lever la planche P autour du boulon N ou de l'enlever tout à fait, afin de
démasquer l'ouverture V, figure 2, et, par suite, les charbons que l'on
aperçoit les premiers. On saisit les têtes des pignons et on agit sur eux
pour combler l'intervalle qui sépare les extrémités a et a^ des charbons^
mais on fait prédominer l'action de l'un ou de l'autre de ces pignons de

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— 80 —

façon que le contact des charbons s'opère sensiblement dans le plan
niédian de l'appareil.

Les choses en cet état, si le contact a lieu, la lumière doit jaillir, et,
pour le faire cesser, il suffit, en poussant le boulon v'^ d'éloigner le char-
bon négatif à une distance infranchissable au courant. Pour rallumer, il
n'y aura qu'à agir en sens contraire sur ce bouton, afin de ramener le
charbon négatif en contact avec l'autre, et, si cela ne suffisait pas, à agir
sur l'un des boutons i^ i"'.

Cela fait, on remet la planche P en place, dans une situation à peu
près verticale, puis on fait paraître la lumière, et on regarde par la porte T
si le faisceau réfléchi tombe dans l'ouverture m; s'il n'y tombait pas, on l'y
amènerait soit en variant l'inclinaison du miroir par le bouton j, soit en
obliquant légèrement la planche P, mobile autour du boulon N.

Quand le faisceau de lumière réfléchi s'engage dans l'ouverture m^ on
voit le champ de l'instrument se projeter lumineux sur l'écran, et, pour
obtenir le maximum d'intensité, il n'y a plus qu'à faire avancer ou reculer
le miroir C au moyen du bouton E.

Pendant tous ces préparatifs, les lames du régulateur ne doivent plon-
ger qu'à peine dans l'eau acidulée du vase I, et ce n'est qu'au moment
d'opérer définitivement qu'on les fait plonger un peu plus.

Quelques tâtonnements seront nécessaires la première fois qu'on fera
fonctionner l'appareil, afin d'acquérir la notion de l'intensité que l'on doit
donner au courant, intensité qui dépend, d'une part, de l'énergie de la
pile, et, d'autre part, de la position du régulateur.

Si l'intensité est trop forte, les charbons se consument avec rapidité,
et il se dégage une telle chaleur, que les parties voisines de l'appareil ne
tarderaient pas à être compromises ; ai l'intensité est trop faible, la lumière
est faible aussi et surtout vacillante, parce que la moindre trace d'impu-
reté ou de cendre devient un obstacle au passage du courant.

Par suite de la facilité qu'on a d'éteindre et de rallumer à volonté la
lumière électrique, on ne la laisse jamais briller inutilement, et, pendant
ces interruptions, l'appareil et l'assemblée seraient plongés dans une obscu-
rité complète. On échappe à cet inconvénient en plaçant dans l'intérieur de

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— 81 —

la boite une bougie allumée ; la disposition des lames obliques K fait qu*elle
y brûle très-bien et qu'elle ne fond même pas sous Taction de la chaleur.
On peut aussi voir à tout moment, dans Tintérieur de la botte, où en sont
les choses, lors même que Télectricité ne l'éclairé pas ; il suffit, pour cela,
de détourner le lorgnon n ou d'ouvrir la petite porte 0.

Lorsque tout est prêt et qu'on se propose de faire définitivement
l'expérience, l'opérateur principal se place devant l'appareil et à droite :
dans cette position^ il a sous la main toutes les pièces importantes ; il voit
ce qui se passe au dedans à travers le lorgnon n, et il peut aussi jeter les
yeux sur l'écran ; il fait donc apparaître la lumière au moyen du bouton v'^
en ayant soin de maintenir le charbon positif a un peu en avant du char-
bon négatif a^ puis il l'amène au maximum d'intensité par les diverses
manœuvres que nous avons décrites. On place l'objet sous la pince r^ en
s'aidant, s'il le faut, des autres plus petites /, /, et on met au point comme
pour tout instrument d'optique.

Tant que dure l'observation, il faut rapprocher les charbons souvent
et à petits coups ; c'est ce que doit faire l'opérateur, s'il est seul, au moyen
des têtes de pignons i\ i\

S'il a recours à un aide, celui-ci se place derrière la boîte, et, en écar-
tant les bras, il atteint aux têtes des pignons i*^ et i^' et aux boutons V, V; en
même temps il voit, à travers le verre noir de la porte 0, la combustion
des charbons et peut en apprécier le résultat en regardant l'écran par-
dessus l'appareil ; même il peut disposer du courant à son gré, puisqu'il a
le régulateur sous la main.

Un appareil construit suivant cette disposition a fonctionné devant la
Société d'encouragement dans sa séance du 12 mars iS&S, et nous a servi
à dérouler devant une assemblée nombreuse, non-seulement les images
amplifiées d'objets conservés et préparés d'avance, mais aussi celles de la
cristallisation des sels, d'animalcules vivants et de la circulation du sang
s'opérant chez un animal vivant.

Le même appareil nous a encore servi à peindre sur l'écran l'image
agrandie des extrémités incandescentes des charbons ; dans cette expérience
nouvelle, le foyer de la lumière est devenu lui-même l'objet à observer.

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Enfin nous avons fait voir à Timproviste quelques phénomènes de
lumière polarisée, afin de montrer de quel secours serait, pour renseigne-
ment, un appareil de ce genre; il faudrait, pour cela, lui faire subir
quelques modifications et surtout des simplifications : nous nous en occu-
pons et nous avons Tespoir que, en facilitant ainsi les expériences et les
démonstrations, nous réussirons à présenter aux commençants la belle
science de l'optique, avec tous les attraits qui, d'ordinaire, ne se mani-
festent qu'au petit nombre d'adeptes qui ont le courage d'affronter l'aridité
de ses éléments.

La lumière électrique possède une propriété perfide dont il faut être
bien prévenu : dans les premiers instants qu'elle frappe directement la vue,
elle éblouit vivement et l'on n'est pas tenté de la regarder fixement, mais
peu à peu on s'y habitue, et c'est là le danger; malheur à qui se laisse
aller à contempler attentivement et à nu le radieux spectacle de la lumière
électrique, car, dans la nuit qui suivra cette action imprudente, il sera pris
d'une ophthalmie des plus intenses et des plus douloureuses. Jusqu'à pré-
sent, cet accident n'a pas eu de suites fâcheuses chez les personnes qui
l'ont éprouvé; mais, encore une fois, c'est un service à rendre à ceux qui
croiraient pouvoir impunément regarder les charbons incandescents, que
de leur faire savoir qu'il se passe alors, au fond de l'œil et à leur insu, une
altération dont ils éprouveront, plusieurs heures après, les terribles effets.
On arrive facilement, par l'emploi de verres colorés plus ou moins foncés,
à se mettre à l'abri d'accidents aussi graves*.

4. Voir ci-après les Mémoires sur les Régulateurs de ia lumière électrique.

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ATLAS DU COURS DE MICROSCOPIE COMPLEMENTAIRE

DES ÉTUDES MÉDICALES '

DESCRIPTION DU MICROSCOPE-DAGUERRÉOTYPE

ET DES

PROCÉDÉS PHOTOGRAPHIQUES EMPLOYÉS

DANS l'exécution DE CET ATLAS

C'est à la belle découverte de M. Daguerre qu'on a eu recours pour
obtenir les dessins originaux d'après lesquels ont été copiés fidëlenaent les
planches qui composent cet Atlas. Mais une application aussi spéciale
demandait quelque chose de plus que les méthodes qui suffisent chaque
jour entre des mains exercées à produire les plus belles épreuves. Il fal-
lait, pour remplir notre cadre, des moyens photographiques presque sûrs
et donnant des résultats assez prompts pour que les objets délicats soumis
à l'expérience n'eussent pas le temps de s'altérer ni même de se déplacer.
Il fallait, en outre, un appareil optique susceptible de donner de belles
images d'un grossissement déterminé, depuis 20 jusqu'à liOO fois.

Au point où en est parvenue la photographie en fait de système, on
n'a vraiment que Tembarras du choix. Pour fixer le nôtre, nous nous
sommes attachés à bannir autant que possible l'incertitude et le tâtonne-
ment. Nous nous sommes efforcés de réunir un ensemble de procédés qui

4. Un vol. in-folio de iO planches comprenant 86 figures. Paris, J.-B. Baillière, 4845. En collabo-
ration avec M. Al. Donné.

Cet atlas, qui est le complément du Cours de tnicroscopie de M. AI. Donné, comprend la repro-
duction gravée d'images obtenues par le microscope-daguerréotype et se rapportant à un certain
nombre d'objets divers dont la connaissance complète est nécessaire aux médecins.

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- 84-

nous permit de profiter du beau temps dès qu'il se montrait. Après avoir
fait quelques essais sur des objets faciles et préparés d'avance, nous nous
sommes mis à l'œuvre, en procédant de la manière suivante :

La plaque, placée sur quelques doubles de papier, est polie à la ponce
et à l'essence de lavande au moyen d'un fort tampon de coton ; quand,
après quelques instants, la formation d'un cambouis noir indique que l'ac-
tion a été suffisamment prolongée, on change le tampon et le papier; puis,
avec de nouvelle ponce, on fait reparaître le brillant de la plaque; il suffit
alors de continuer à polir légèrement à sec pour amener la plaque à un
état parfait en moins de cinq minutes.

De là, cette plaque, montée sur la planchette, est portée sur la boite à
l'iode et menée jusqu'à la teinte jaune légèrement rosée.

C'est alors qu'il faut appliquer la substance dite accélératrice. Malgré
tout ce qu'on a proposé, nous nous en sommes tenus au brome et au
brome seul, c'est-à-dire simplement dissous dans l'eau à la dose d'un dix-
millième. Avec cette substance, on peut facilement, et dans la pratique
ordinaire, centupler la sensibilité de la plaque iodée. Il suffit pour cela
d'employer l'appareil que nous avons décrit^ sous le nom de boite à brome,
et de pousser l'absorption jusqu'au maximum de sensibilité.

Quand on est arrivé là avec la plaque et l'objet que l'on veut repro-
duire, il faut mettre l'instrument au point avec précision, en faisant la part
de la différence existant presque toujours entre les foyers des radiations
lumineuses et chimiques ; puis on substitue à la glace dépolie la plaque
nouvellement préparée, et on laisse agir la lumière pendant un temps
qui, dans nos expériences, s'est trouvé compris entre k et 20 secondes.

Après cela, il ne reste plus qu'à mettre la plaque au mercure, et, dans
le cas où l'expérience a réusfd, à la laver et à la fixer par le procédé si
copnu du chlorure d'or.

L'appareil optique n'est, à vrai dire, qu'un microscope solaire à court
foyer.

Le miroir plan réflecteur» la lentille destinée à faire converger les

4 . Voy. Nouvelles instructions sur l'usage du daguerréotype.

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— 85 —

rayons sur Tobjet et la platine du microscope sont tous trois portés sur une
colonne verticale, sur laquelle ils peuvent occuper des distances variables.
Ces différentes pièces se meuvent suivant Taxe commun des lentilles objec*
tives, montées au-dessus d'elles d'une manière fixe. D'après cela, l'image
semblerait devoir se faire dans un plan horizontal; mais aussitôt après leur
sortie dos lentilles objectives, les rayons éprouvent une réflexion totale à
l'intérieur d'un prisme rectangle, comme dans le microscope de M. Amici,
et continuent leur marche horizonlalement pour aller former leur image
au fond d'une chambre obscure ordinaire, à la distance variable de 2 à
l\ décimètres.

Trois jeux de lentilles de rechange servent à varier le grossissement;
en outre, une lentille achromatique concave, située à une petite distance
des premières, sert, en augmentant la divergence des faisceaux lumineux,
à accroître le grossissement et à remédier aux aberrations. La distance de
cette lentille influe sur le pouvoir amplifiant aussi bien que celle à laquelle
on reçoit l'image; et la possibilité de les varier toutes deux, combinée avec
le changement des jeux de lentilles, permet toujours d'obtenir avec préci-
sion un grossissement quelconque et un champ d'une étendue convenable.

Au reste, avant d'arriver sur le miroir propre du microscope, la lumière
solaire est déjà réfléchie dans une direction constante par un héliostat;
et, dans les beaux jours d'été, malgré ces deux réflexions, la chaleur qui
accompagne la lumière est parfois ^assez vive pour désorganiser les parti-
cules placées au foyer, ou tout au moins pour exciter des mouvements dans
les liquides où elles sont plongées. Pour parer à cet inconvénient, nous
avons été forcés de placer sur le chemin de ces rayons un écran en verre
bleu foncé, qui arrête avec la chaleur rayonnante une portion de lumière
peu active et laisse passer le bleu et le violet, qui possèdent presque à eux
seuls le pouvoir photographque.

D'après ce mode d'observation, il est évident que les résultats obtenus
de la sorte sont doués d'un grossissement absolu, et que, si l'objet a des
dimensions connues, la comparaison de ces dimensions avec celles de son
image donne le pouvoir amplifiant de l'instrument. C'est pourquoi nous
avons fait; avec deux des grossissements les plus employés dans le cours de

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— 86 —

cet ouvrage, les épreuves de deux micromètres; et en nous arrangeant de
manière à ce que telle division dans l'image occupât un espace de 200 ou
liOO fois plus grand que celui qu'occupe réellement la même division
du micromètre, il est clair que les épreuves reproduites dans les mêmes
circonstances représentent aussi l'objet grossi 200 ou 100 fois. Par suite,
connaissant le grossissement de ces images, on comprend avec quelle faci-
lité on en déduit les dimensions réelles des objets qu'elles représentent.

Au lieu de la lumière solaire, on peut aussi se servir, pour obtenir les
images daguerriennes au microscope, d'une lumière artificielle très-vive,
telle que celle qui résulte de l'incandescence du charbon sous l'influence
d'un courant électrique. Nous avons produit des images de cette manière,
que nous donnerons comme échantillons, à l'aide d'un appareil analogue à
celui dont nous nous servons pour certaines démonstrations dans nos cours
de microscopie.

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RECHERCHES SUR L'INTENSITE

DE

LA LUMIÈRE ÉMISE PAR LE CHARBON

DANS L'EXPÉRIENCE DE DAVY^

Académie des Sciences, 22 avril 184 i.

On sait avec quelle facilité l'on peut répéter aujourd'hui l'expérience
de l'incandescence du charbon par la pile, au moyen du puissant instru-
ment que M. Bunsen a mis récemment entre les mains des physiciens ; dès
lors il nous a semblé possible de tenter quelques expériences dans le but
de comparer cette source lumineuse aux autres sources les plus remar-
quables par leur intensité. Nous avons choisi pour cette comparaison la
lumière solaire et la lumière produite par la chaux placée dans la flamme
du chalumeau à gaz oxygène et hydrogène.

Notre but n'étant pas de comparer entre elles les quantités de lumière
versées par ces différentes sources, mais de comparer leurs intensités
mêmes, le choix du procédé photométrique devenait difficile ; nous avons
donc pensé à avoir recours aux propriétés chimiques de la lumière. Celte
application des procédés photographiques, indiquée, il y a plusieurs années,
par M. Arago, n'a pas encore été tentée, ce qui nous oblige à exposer en
quelques mots les principes sur lesquels nous nous sommes appuyés.

Il est certain, d'après ce que l'on sait aujourd'hui sur les propriétés

i. En collaboration avec M. Fizeau, Voy. Compte rendu de VAcad. de» Se, t. XVIIÏ, p. 746
et 860. ^ BiUl. de la Soc. d^encouragement, 4845, p. 393.

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— 88 —

chimiques delà lumière, que Ton ne peut pas confondre en général l'in-
tensité chimique des radiations avec leur intensité optique; de sorte que l'oa
peut concevoir deux faisceaux lumineux tels que, le premier possédant une
intensité optique supérieure à celle du second, le second, au contraire,
l'emporte sur le premier en intensité chimique.

Il suit de là qu'un procédé photométrique fondé sur les propriétés
chimiques de la lumière ne doit être considéré que comme donnant la
mesure de l'intensité chimique des sources lumineuses. C'est donc dans ce
sens qu'il convient d'interpréter ce que nous allons dire sur les moyens de
comparer les intensités de deux sources lumineuses parleurs effets sur les
substances impressionnables.

Si l'on expose une couche sensible à Tinfluence de l'image formée par
un objet lumineux au foyer d'une lentille, le degré d'altération qu'elle
subit dépend du temps d'exposition et de l'intensité de l'image focale.

Si dans deux expériences ce temps et cette intensité focale restent
constants, le degré d'altération sera le même; si, le temps étant le même,
on obtient le même degré d'altération, on en pourra conclure que l'inten-
sité focale est la même. Or cette intensité i de l'image focale est liée à l'in-
tensité I de l'objet lumineux, au rayon d'ouverture de la lentille r et à la
distance focale d par la relation

(1) ' i=^=Ilang««.

2a étant l'angle sous lequel on verrait l'ouverture en se plaçant au foyer.
Par conséquent, si dans un même temps on obtient le même degré d'altéra^
tion dans deux mêmes couches sensibles placées aux foyers de deux len-
tilles pour lesquelles les angles a et c/ seront différents et que l'on aura diri-
gées vers deux objets lumineux d'intensités I et F, on en pourra conclure
l'égalité des intensités focales t = i', ou bien, par suite de la relation (1)

I tang' a = r tang* a' ,

d'où l'on tire

r*^ Ung« * »

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— 89 —

or, ces tangentes étant données par la mesure directe des ouvertures et
des distances focales des deux lentilles, on aura donc le rapport entre les
intensités des deux sources lumineuses.

Dans ces sortes d'expériences, il est quelquefois difficile de disposer
les ouvertures et les distances focales de manière à obtenir un même degré
d'altération dans le même temps; il était donc important de pouvoir arri-
ver au rapport I : T en obtenant un même degré d'altération dans des
temps différents. Pour cela, il suffirait d'admettre, ce qui d'abord semble
probable, qu'il y a égalité d'action chimique lorsque les temps sont en rai-
son inverse des intensités. Il fallait rechercher jusqu'à quel point ce prin-
cipe était vrai ; c'est ce que nous avorxs fait dans les expériences suivantes :

Nous avons dirigé une chambre obscure sur une lampe à lumière bien
fixe, puis, en faisant varier l'intensité focale avec des diaphragmes
variables, nous avons obtenu sur une couche sensible une série d'images
de la lampe; la durée de l'impression pour chaque image était en raison
inverse de l'intensité focale.

Nous avons trouvé que les images successives ainsi obtenues sont sen-
siblement égales tant que les temps et les intensités varient entre les

t t'
limites 1 et 10, c'est-à-dire tant que les rapports t, = - n'atteignent pas

une valeur plus grande que 10. Si l'on continue à faire varier l'intensité et
le temps au delà de cette limite, on s'aperçoit bientôt que les images ne

sont plus égales; pour les valeurs tf =60t et t' = g^, l'image obtenue avec

l'intensité t' et le temps tf est incontestablement plus faible que celle qui a
été produite par l'intensité t et le temps t.

Il n'est donc pas rigoureusement exact de dire qu'il y a égalité d'action
chimique lorsque les temps varient en raison inverse des intensités ; mais
nos expériences nous ont montré que Ton pouvait sans erreur sensible
admettre ce principe entre des limites de temps telles que l'on ait ^< 10^-

c'est-à-dire qu'entre ces limites, si ronai=-j, on aura égalité d'action

chimique.

Réciproquement, si l'on a égalité d'action chimique dans des temps tf

42

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— oo —
renfermés entre ces limites, on en pourra conclure le rapport entre les
intensités focales i' et t,

î r

ou bien, d*après la relation i = \ tang* a,

I tangua _r ,, . I _ l' tang» g-
rtang*a'~t ' "^" I'— ttang*« '

ce qui permet d'obtenir le rapport entre les intensités de deux sources
lumineuses dans le cas plus général où, les temps d'exposition, les ouver-
tures et les foyers des lentilles étant différents, on a obtenu un même
degré d'altération dans deux mêmes couches sensibles.

Il s'agit donc, en dernière analyse, de déterminer, dans la série des
altérations qu'éprouvent les couches sensibles, un point fixe qui permette
de reconnaître qu'elles ont subi un même degré d'altération.

La couche sensible qui nous a paru le mieux se prêter à cette détermi-
nation, en raison de sa préparation assez facilement constante, est la couche
d'iodure d'argent de M. Daguerre ; et le point fixe que nous avons adopté est
le degré d'altération auquel la couche sensible commence à condenser la
vapeur du mercure; c'est là le point auquel commence à naître l'image
photographique.

Cette couche d'iodure d'argent, quoique peu impressionnable en com-
paraison des couches sensibles employées 'aujourd'hui, nous a présenté de
graves difficultés par la rapidité avec laquelle elle s'est impressionnée sous
l'influence des radiations très-intenses que nous voulions étudier. On com-
prendra cependant que nous ayons rejeté l'emploi de papiers sensibles,
moins impressionnables il est vrai, mais aussi d'une préparation difficile-
ment constante et surtout ne présentant pas dans la série de leurs altéra-
tions un point fixe aussi facile à reconnaître que celui que nous venons de
signaler dans la couche d'iodure d'argent. Cependant nous devons dire que
cette dernière couche sensible elle-même doit être préparée, pour des expé-
riences comparatives, par des moyens absolument identiques et par la
même personne, des différences en apparence insignifiantes dans son mode

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— 91 —

de préparation pouvanl faire varier sa sensibilité d'une manière très-
notable.

Les expériences étaient faites de la manière suivante : une chambre
obscure était dirigée vers la source lumineuse, le corps lumineux formait
ainsi son image au foyer de la lentille; cette image ayant de petites dimen-
sions dans nos expériences, on pouvait, en déplaçant un peu Taxe de
l'instrument, la déplacer elle-même dans le plan focal.

La lentille étant couverte par un écran, on plaçait la plaque sensible
dans le plan focal, on soulevait alors l'écran pendant un temps compté avec
soin, puis, ayant déplacé un peu Taxe de l'instrument, on soulevait de
nouveau l'écran, pendant un temps un peu différent, et ainsi de suite on
obtenait cinq ou six impressions successives correspondant à des temps
différents.

La plaque étant alors soumise aux vapeurs du mercure, on voyait
nattre une série d'images décroissantes correspondant aux diff^érents temps
de l'impression; si l'expérience avait réussi, la série était incomplète,
l'altération de la couche sensible, pendant les temps les plus courts, n'ayant
pas été suffisante pour la rendre apte à agir sur la vapeur de mercure. On
notait le temps correspondant à la première image, c'est-à-dire à l'image
naissante, puis on mesurait l'ouverture de la lentille et sa distance focale.

En opérant de la même manière sur une autre source lumineuse, on
avait de même le temps correspondant à l'image naissante, l'ouverture de
la lentille et la distance focale.

De ces quantités on déduit, par la relation (2),' le rapport I : F. Nous
avons ainsi opéré : 1* sur le soleil ; 2* sur les charbons incandescents d'une
pile; 3"" sur un fragment de chaux placé dans la flamme du chalumeau à
gaz oxygène et hydrogène.

l"" Pour le soleil, nous avons fait usage d'une chambre obscure, munie
d'une lentille achromatique de l'",4l3 de foyer; l'ouverture était limitée
par des diaphragmes compris entre 1"*",3 et 3 millimètres ;

2"" Pour les charbons de la pile et la chaux du chalumeau à gaz, nous
avons fait usage de lentille d'un foyer principal plus court; plaçant alors
la lentille à une distance de la source lumineuse égale au double de la

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— 92 —

distance focale principale, nous pouvions opérer sur une image dont les
dimensions étaient celles du corps lumineux lui-même. Le peu d'étendue
de ces sources lumineuses rendait nécessaire une telle disposition. La
dislance focale déterminée par cette position de l'objet était de 0"*,56
dans nos premières expériences, et fut portée, dans les suivantes, à l'°,125.
L'ouverture du diaphragme varia entre 17 et 3 millimètres.

Dans toutes nos expériences les temps, correspondant à la naissance
de l'image, furent compris entre trois secondes et trois cinquièmes de
seconde; on comptait les quarts ou les cinquièmes de seconde.

Lumière solaire. — Les expériences relatives à la lumière solaire ont
été faites dans le mois d'août et septembre derniers, et répétées dans les
premiers jours d'avril courant.

Il fallait opérer par un temps très-pur et à des heures voisines de
midi, conditions auxquelles il a été rare de pouvoir satisfaire simulta-
nément.

Deux séries ont réussi : l'une, le 2 avril à onze heures quinze minutes,
par un temps d'une pureté remarquable, nous a donné la plus grande
intensité; nous la représentons par 1 000.

L'expérience, répétée le même jour à midi quarante minutes, a donné
le même nombre : 1 000.

L'autre, le 20 septembre, à deux heures, par un ciel d'un bleu pâle,
adonné une intensité plus faible : 751.

11 sera intéressant de répéter comparativement ces expériences vers le
solstice d'été, ainsi qu'à des heures variables de la journée ; c'est ce que
nous nous proposons de faire.

Lumière de la pile. — Pour la lumière des charbons de la pile, nous
avons fait nos premiers essais en plaçant nos charbons dans le vide; mais
nous avons été obligés de renoncer à ce moyen, par la rapidité avec
laquelle les parois intérieures du globe de verre se ternissent. Dans un gaz
non combustible le même effet se fût produit; il fallait donc opérer à l'air
libre et cependant éviter la combustion rapide que les charbons ordinaire-
ment employés subissent dans ce cas. L'un de nous, M. Foucault, a atteint
ce but par l'emploi du charbon provenant de la distillation de la houille;

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— 93 —

ce charbon permet d'obtenir à l'air libre une lumière fixe et surtout
durable, à cause de la lenteur de sa combustion; toutes nos expériences
ont été faites avec ce charbon.

Dès nos premiers essais nous avons remarqué une différence notable
dans la distribution des surfaces lumineuses sur les deux pôles de la pile,
le pôle positif l'emportant de beaucoup en surface lumineuse et môme en
intensité, sur le pôle négatif.

Le premier présente une surface circulaire de 2 ou 3 millimètres de
diamètre douée d'un éclat à peu près uniforme; en dehors de cet espace
rintensité décroit rapidement; le second ne présente qu'une surface plus
petite et qui nous a paru moins brillante; l'arc lumineux qui les unit
émet une lumière d'un bleu pourpré et d'une intensité optique évidemment
inférieure à celle des deux pôles.

Le pôle positif se prêtait donc le mieux à nos expériences ; c'est sur lui
que nous avons opéré.

La pile était, comme nous l'avons dit, une pile de Bunsen dont les
dimensions étaient telles que les cylindres de charbon d'un diamètre inté-
rieur de 5''",5 plongeaient dans l'acide de 9 centimètres; l'acide nitrique
employé marquait 20 degrés à l'aréomètre, et l'acide sulfurique 15 degrés.

Dans ces conditions, nous avons obtenu les nombres suivants :

46 couples ont donné pour intensité 235

80 couples ont donné 238

Si l'intensité ne varie pas d'une manière notable avec le nombre des
couples, ,elle s'accroît beaucoup avec leur surface, comme on pouvait le
prévoir.

46 couples simples ayant donné 235

Trois séries semblables réunies pôle à pôle, ou 46 couples à grandes surfaces,
la pile fonctionnant depuis une heure, ont donné 385

Ce qui nous a empêchés de varier ces expériences autant que nous
l'aurions désiré, c'est l'affaiblissement assez rapide qu'éprouve la pile lors-
qu'elle est montée depuis quelque temps lors môme que le circuit n'est
pas fermé.

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- 94 -^
Ainsi ,

80 couples ayant donné pour intensité 238

Les mêmes 80 couples» trois heures après, ont donné 4 59

46 couples ayant donné 235

40 couples, une autre fois, la pile étant montée depuis deux heures, ont donné. 4 36
Deux séries semblables pôle à pôle, ou 40 couples doubles, dans les mêmes cir-
constances 238

L'augmentation d'intensité avec la surface est ici remarquable.

La moyenne des deux premiers nombres 235 et 238 doit être regardée
comme l'expression de l'intensité produite par une série de couples de
Bunsen de la dimension indiquée en nombre compris entre &6 et 80, et
dans les premiers temps de leur action; il faut ajouter la condition que le
circuit sera fermé par le charbon très-dense que nous avons employé;
car il nous a paru que les charbons d'une densité moindre produisaient
une intensité moindre aussi.

Cette intensité peut être prise pour unité et comparée alors à l'inten-
sité solaire du 2 avril; on a le rapport 1 : &,23; la plus grande intensité
385 produite par /i6 couples à grande surface, comparée de la même
manière, donnerait le rapport 1 : 2,59; mais le nombre 385 est certaine-
ment trop faible, car il a été obtenu lorsque la pile fonctionnait depuis une
heure et, dès lors, avait dû s'affaiblir. Nous pensons rester au-dessous de
la correction à faire en donnant le rapport 1 : 2,5.

Lumière produite par le gaz oxygène et hydrogène projeté sur la chaux. —
Nous avons trouvé pour son intensité un nombre d'une faiblesse inattendue;
en effet,

L'intensité solaire, le 2 avril étant 4 000

L'intensité de la lumière du chalumeau à gaz a été trouvée 6,85

Ce nombre est le plus grand que nous ayons pu obtenir en augmen-
tant la pression sous laquelle s'échappait le gaz autant que le permettait
l'appareil dont nous disposions ; cette pression était produite par un poids
de 20 kilogrammes sur une surface de 430 centimètres.

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- 95 —

Quand on diminue la pression ou que l'on retarde par quelque obstacle
la vitesse d'écoulement du gaz, l'intensité décroît rapidement; en effet,
nous avons substitué un orifice plus étroit, et l'intensité trouvée dans ce
cas n'a plus été que S, &.

Au lieu de diminuer l'orifice du chalumeau, nous avons réduit le poids
à 8 kilogrammes; l'intensité est descendue à 0,86.

Avec le même orifice et le même poids, l'addition d'un tube de sûreté
en plomb, qui permettait de placer le réservoir du gaz dans une pièce
voisine, a réduit l'intensité à 0,5/i.

En prenant pour unité l'intensité maximum 6,85 et la comparant à
celle de la lumière solaire et de la lumière de la pile, on trouve,

Avec rintensité solaire, le rapport 4 : U6

Pour 46 couples à grande surface 1 : 56

Pour 46 couples ordinaires 4 : 34,3,

Le procédé photométrique sur lequel reposent ces déterminations
d'intensité donne en réalité la mesure des intensités chimiques des sources
lumineuses, comme nous l'avons dit; or, la faible intensité trouvée pour la
lumière produite par le gaz pouvait être expliquée en admettant que les
intensités chimiques seraient très-différentes des intensités optiques dans
les sources lumineuses que nous comparions; nous avons donc été
conduits à tenter la mesure des intensités optiques par la voie ordinaire des
comparaisons simultanées.

Des difficultés de mise en expérience nous ont empêchés de donner à
celte partie de notre travail l'étendue qu'elle méritait; cependant nous
avons obtenu, dans la comparaison optique de la lumière produite par le
gaz avec celle des charbons de la pile, des résultats assez nets.

Sans décrire en détail la disposition photométrique que nous avons
adoptée, nous dirons qu'au moyen d'une lentille, les images des deux
sources lumineuses venaient se former Tune à côté de l'autre sur un écran
translucide, avec des dimensions égales à celles des objets lumineux;
chacun des faisceaux lumineux qui formait des images était limité par un
diaphragme; l'ouverture de l'un de ces diaphragmes pouvait varier par

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- 96 ~

degrés insensibles, de manière à permettre d'amener les deux images à la
même intensité. Cette égalité étant obtenue, le rapport inverse des surfaces
des diaphragmes donnait le rapport entre les intensités lumineuses.

Les deux surfaces lumineuses avaient, dans nos expériences, des
dimensions sensiblement égales.

Les intensités optiques de la lumière émise par le chalumeau à gaz
comparé à la lumière produite par 46 couples, ont été trouvées, par cette
méthode, dans les rapports suivants :

A : 26,5

1 : 33,6

4 : 37,7

Les intensités chimiques avaient été trouvées 4 : 34,3

Bien que ces nombres soient assez différents, nous pensons que Ton
peut en conclure que ces deux sources lumineuses possèdent des intensités
optiques et des intensités chimiques qui sont sensiblement dans le même
rapport.

Si Ton considère la grande différence d'intensité qui existe entre ces
deux sources de radiations, et surtout la nature très-différente des causes
physiques qui leur ont donné naissance , on est conduit à généraliser ce
résultat et à regarder comme très-probable que les radiations lumineuses
émanées de sources différentes, mais qui produisent de la lumière blanche,
possèdent des intensités optiques et des intensités chimiques qui sont dans
le même rapport.

Si Ton admet ce principe, les mesures d'intensité chimique que nous
avons données dans ce travail, et qui se rapportent à la lumière solaire, à
celle des charbons de la pile et à celle du gaz oxygène et hydrogène projeté
sur de la chaux, seraient également les mesures des intensités optiques de
ces sources lumineuses.

(Académie des Sciences, 6 mai i84i.)

Nous avons observé, dans le cours de ce travail, quelques faits que nous
allons rapporter.

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— 97 —

l^ Images solaires. — Le diamètre de l'image solaire avec la distance
focale dont nous disposions (l'%&13) avait seulement 13 millimètres de
diamètre, et cependant, vers Li fin d*aoùt, nous avons eu, d'une manière
très-distincte, l'image d'une tache assez grande qui traversait, à cette
époque, le disque solaire. Nous ne doutons pas qu'à l'aide d'appareils
optiques convenables, on n'obtienne ainsi des dessins précieux de certaines
taches remarquables par leur forme et leur étendue.

Un autre fait s'est constamment présenté à nous : c'est un faible
décroissement dans Tintensité des images du centre à la circonférence,
mais surtout près des bords. Ce fait touchant à l'importante question des
intensités relatives des bords et du centre du soleil, nous nous proposons
de répéter nos expériences à ce point de vue : nous comprenons, en effet,
que cette simple remarque, faite incidemment dans nos recherches, n'a
pas une valeur proportionnée à l'importance de la question ' .

2"" Arcs lumineux de la pile. — La lumière d'un bleu pourpré qui se
produit entre les charbons possède une intensité chimique égale à un tiers
environ de celle que possède la lumière émise par le pôle positif.

La formation de l'arc lumineux entre quelques'métaux nous a présenté
les résultats suivants avec 80 couples :

Tous les métaux que nous avons employés comme pôles ont produit
des arcs de couleurs et d'intensités variables : le phline forgé comme les
autres métaux ; nous devons dire que M. de la Rive a observé le contraire
avec ce corps.

Des particularités intéressantes se présentent lorsqu'un des pôles est
terminé par du charbon, et l'autre par un métal. Le pôle positif étant de

4. A la suite des recherches qui les avaient conduits à signaler un faible |décro issement dans
l'intensité des images daguerriennes du soleil, du centre à la circonférence, MM. Fizeau et Foucault
firent des expériences comparatives directes, dans lesquelles ils obtenaient, après des temps variables
de pose, d'une part des images du soleil, d'autre part des images d'un disque de carton blanc placé en
pleine lumière à une certaine distance de l'objectif. Nous devons à l'obligeance de M. H. Fizeau de
pouvoir reproduire (pi. 4, fig. S et 3] les images correspondant à une série d'expériences. La figure S,
qui montre des images successives du soleil après des temps de poâe variables, présente sur le bord de
chaque disque un décroissement d'intensité lumineuse que l'on ne retrouve en aucune façon dans la
figure 3, qui reproduit les images d'un disque blanc après les mêmes temps de pose.

13

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- 98 -
l'argent et le négatif du charbon, Tare se forme facilement; bientôt
l'argent fond et distille abondamment; dès lors on peut éloigner davantage
le charbon négatif sans rompre l'arc lumineux qui est d'une fixité et d'une
beauté remarquables. Si l'on intervertit les pôles, le phénomène n'est plus
le même. Dans les premiers instants, l'arc se forme, comme précédemment,
du charbon positif à l'argent négatif; mais, lorsque l'argent est entré en
fusion, l'arc se brise. Si l'on cherche à le rétablir, on éprouve beaucoup
de difficultés; lorsqu'on y parvient pendant quelques instants, la partie de
l'arc qui touche au globule d'argent s'agite avec un bruit particulier.

Le platine et le charbon présentent un phénomène analogue, mais à un
degré beaucoup moins marqué.

Ce fait nous semble devoir être rattaché aux phénomènes de transport
du pôle + au pôle —, étudiés avec tant de soin par M. de la Rive. Pour
l'argent qui, comme l'on sait, absorbe de l'oxygène lorsqu'il est en fusion,
la rupture de Tare pourrait être attribuée à la combustion du charbon
transporté au contact même de l'argent; la crépitation singulière dont
nous avons parlé appuierait cette manière de voir.

S** L'explication que donna Davy de la pâture des flammes éclairantes
nous a conduits à essayer de fermer le circuit d'une pile de 40 couples par
la flamme d'une bougie; on observe alors les faits suivants : un faible
courant s'établit, mais sans lumière, et l'on voit peu à peu le pôle négatif
se couvrir d'un charbon très-léger qui se dépose sous forme d'arborisations.

Avec une pile de 80 couples, le charbon se dépose de plus sur le pôle
positif avec les mêmes apparences, mais en moindre quantité que sur le
pôle négatif.

4* Un phénomène particulier de lumière se présente lorsque l'on
décompose l'eau avec des fils métalliques assez fins et une pile de
80 couples ; les fils s'échaufifent sans rougir, s'ils sont d'un diamètre suffi-
sant, mais les gaz qui les enveloppent sont alors lumineux, leur dégage-
ment étant accompagné d'un bruit particulier. Le phénomène est le plus
marqué au pôle négatif; on remarque que tant que les gaz sont ainsi lumi-

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— 99 —

neux, rintensité du courant est beaucoup diminuée. Ce fait doit-il être
rattaché aux phénomènes des arcs lumineux? aurait-on ainsi, au pôle
négatif, un arc formé par l'hydrogène ?

5"" Nous terminerons en appelant Taltention sur une modification
remarquable, éprouvée par le charbon lorsqu'il a supporté la très-haute
température qui se développe pendant Tincandescence des pôles de la pile.

Le charbon très-dense qui provient de la distillation de la houille, et
que nous avons employé, a des caractères physiques qui le rapprochent
de l'espèce minérale appelée anthracite; en examinant, après les expériences
d'incandescence, le charbon transporté au pôle négatif et l'extrémité du
pôle positif lui-même, nous avons remarqué que ses caractères physiques
sont alors changés.

Ce charbon est mou, traçant; sa surface étant frottée, devient d'un
gris plombé métallique. Ces caractères l'assimilent complètement à l'espèce
minérale appelée graphite; cette modification se fait très-rapidement, et
s'obtient également avec d'autres espèces de charbons conducteurs. Il
suffit de promener l'arc lumineux sur la surface d'un des pôles de
charbon pour que cette surface soit à l'instant revêtue d'une couche de
graphite.

Cette formation de graphite, sous Tinfluence d'une température très-
élevée, nous semble devoir jouer un rôle important dans l'étude des masses
minérales où se rencontre si fréquemment cette variété de charbon.

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PHOTOMÈTRE A COMPARTIMENT^

Je me suis occupé d'organiser un appareil agissant par illumination
directe, et qui permit à l'observateur de profiter de toute la sensibilité de
Torgane de la vue.

En disposant le nouvel appareil, je me suis préoccupé seulement
d'illuminer les deux parties d'un même écran par le rayonnement direct
des deux sources que Ton veut comparer, en satisfaisant à cette condition
expresse que les deux régions soumises aux rayonnements différents
fussent exactement contiguës sans interposition d'aucune pénombre visible.
La sensibilité du procédé dépend de la disparition plus ou moins
complète de toute limite perceptible entre les deux régions éclairées au
moment où les deux rayonnements deviennent également intenses de
part et d'autre. L'appareil que je vais décrire permet de réaliser assez
commodément cette parfaite continuité d'un même champ illuminé locale-
ment par deux sources différentes.

Il consiste en une boite cubique (Fig. 3), qu'une cloison mobile dans

\ . Extrait d'un Rapport sur le pouvoir éclairant des produits gazeux fournis par la distil-
lation de la tourbe, par Léon Foucault, physicien de rObservatoire de Paris. — Petit in-8 de 28 pages;
Paris, 4855.

En dehors de la description du photomètre à compartiments, ce rapport ne contient que des
données numériques sans intérêt, relatives au pouvoir éclairant du gaz fourni par la distillation de
la tourbe.

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— 101 —

son propre plan partage en deux compartiments égaux : le fond de la boite
qui fait face à l'observateur est formé par un écran très-mat, dont j'indi-
querai la composition , et qui joue à peu près le rôle de la glace dépolie
dans la chambre noire ordinaire. La paroi opposée fait défaut, et c'est par
là que les rayonnements des deux sources pénètrent librement et isolément

Figare 3.

dans leurs compartiments respectifs. On met naturellement l'appareil dans
une position symétrique, de manière à ce que la cloison médiane partage
en deux parties égales l'angle formé par les rayons des deux sources qui
convergent sur le milieu de Técran.

Dans cette situation, il peut arriver que les ombres portées de part et
d'autre par la cloison sur l'écran se trouvent séparées par un espace lumi-
neux, ou bien, au contraire, que ces deux ombres empiètent l'une sur
l'autre; dans tous les cas, leurs bords intérieurs seront très- nettement
terminés. Or, comme la cloison peut êlre mue dans son propre plan au
moyen d'un bouton qui fait saillie au dehors, on lui donnera la position
nécessaire pour amener exactement les deux ombres au contact. On saisit
alors avec une facilité surprenante le moindre excès d'intensité d'un
rayonnement sur l'autre, et comme on dispose des positions des deux
flammes, on arrive à déterminer avec précision les distances respectives
qui égalisent à l'œil les deux moitiés du champ, en faisant disparaître leur
limite commune. Quand cette espèce d'équilibre se trouve réalisée, il ne

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— 102 —

reste plus qu'à mesurer directement les distances des objets lumineux,
pour en déduire le rapport des pouvoirs éclairants-

Il ressort de cette description que l'effet produit sur l'écran s'observe
par transparence, comme les images de la chambre obscure ordinaire
pendant la mise au point. L'analogie semblait conseiller l'emploi du verre
dépoli : cependant j'ai bientôt reconnu que cette sorte d'écran ne possède
pas assez de pouvoir diffusif, qu'il est trop transparent; que, par suite,
l'effet optique, contemplé à sa surface, dépendait trop de la position de
l'observateur, et qu'on serait exposé à porter de faux jugements. Sous ce
rapport, le papier aurait mieux convenu; mais les inégalités de sa struc-
ture auraient masqué des différences que l'œil eût saisi sur une trame plus
fine et plus homogène. J'en suis donc arrivé à former cet écran d'une
couche d'amidon suspendu dans l'eau et déposé par le repos sur une lame
de glace. Cet écran possède toutes les qualités requises; on peut le rendre
aussi diffusif que le papier, et, de plus, il offre à l'œil toute la finesse,
toute l'homogénéité désirables. Le choix d'un bon écran n'était pas sans
importance : en le formant d'une couche mate et fortement diffusive, on
rend l'appréciation des intensités lumineuses à peu près indépendante du
lieu de l'observation. On peut, sans bouger la tête, se servir indifféremment
d'un œil ou de l'autre; on peut, par conséquent, observer avec les deux
yeux à la fois, ce qui permet d'asseoir le jugement d'une manière plus
certaine.

Le nouvel appareil ne requiert aucune des subtilités de l'optique
moderne; la manière dont il fonctionne est accessible à tout le monde; il
isole et rapproche les éclairements des sources proposées, il permet de les
ramener à l'égalité par de simples variations de distance, et il fournit par
suite le moyen d'évaluer en nombre les pouvoirs éclairants : le tout se
réalise au moyen d'une simple boîte qu'en raison de son emploi et de sa
construction j'appellerai photomètre à compartiments.

J'arrive maintenant à la recherche d'un moyen pratique pour déter-
miner la valeur photométrique d'un gaz en valeur absolue* ou du moins

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— 103 —
pour rapporter cette valeur à quelque unité suffisamment constante et
facile à se procurer en tout temps. On a depuis longtemps proposé la
bougie comme unité photométrique; mais les variations de cette source
lumineuse sont tellement considérables qu'elles sautent aux yeux. Si Ton
prend deux bougies dans le même paquet» et qu'on les mette à des dis-
tances égales au-devant du photomètre à compartiments, on reconnaît que
l'équilibre ne se réalise que très-accidentellement; à chaque instant la
supériorité d'éclat passe de l'une à l'autre, et l'instrument accuse presque
constamment une inégalité choquante. Cependant cette fixité que l'on cher-
cherait vainement dans une bougie isolée se réalise assez convenablement
dans un système de bougies, et elle est d'autant plus parfaite que le groupe
est plus nombreux. J'ai pensé qu'en réunissant en faisceau plusieurs de ces
éléments dont l'instabilité m'avait d^abord frappé, on réussirait à former
une source multiple qui donnerait au photomètre le même effet qu'une
flamme simple et qui déjà présenterait en pratique assez de stabilité pour
être utilement employé comme terme de comparaison. Des bougies au
nombre de sept se groupent naturellement en faisceau hexagonal, et si l'on
a soin de maintenir entre elles une distance d'un centimètre, on trouve
qu'elles brûlent avec une remarquable fixité; des courants d'air s'éta-
blissent qui tendent les flammes et leur donnent plus de stabilité que lors-
qu'elles brûlent isolément. J'ai pris au hasard 14 bougies de l'Étoile
et les ayant formées en deux faisceaux, j'ai placé ceux-ci à des disfcmces
égales en avant du photomètre. L'effet sur l'écran a été satisfaisant, non
pas que l'équilibre ait été complètement et constamment maintenu, mais
les différences qui se sont montrées étaient de l'ordre de celles qui appa-
raissent d'elles-mêmes, lorsqu'on met deux becs de gaz dans les mêmes
conditions.

Pour reconnaître jusqu'à quel point on pourrait compter sur ce mode
d'évaluation, nous avons employé une séance (11 décembre 1854) à évaluer
les deux gaz en bougies de l'Étoile au moyen du photomètre à comparti-
ments; la moyenne de cinq déterminations a donné le bec de gaz de
tourbe comme équivalent à 23 bougies 1/4 : le même bec alimenté par le
gaz de la ville, à la suite du même genre d'épreuves, a paru égal à

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— 106 —

6 bougies 8/10; divisés Tun par Tautre, ces deax nombres de bougies
donnent pour le gaz de tourbe â/i2, celui de la ville étant 100*

Nous avons ensuite comparé directement les deux gaz et nous avons
trouvé 331, c'est-à-dire le même nombre à 1/30 près.

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SUR LE PHENOMENE

DBS

INTERFÉRENCES ENTRE DEUX RAYONS DE LUMIÈRE

DANS LE CAS DE GRANDES DIFFÉRENCES DE MARCHE

ET SUR

- LA POLARISATION CHROMATIQUE
PRODUITE PAR LES LAMES ÉPAISSES CRISTALLISÉES»
(Académie des Scieaces, 24 novembre 1845 et 9 mars 1846. )

PREMIÈRE PARTIE.

Lorsque deux rayons de lumière se rencontrent dans les conditions
d'interférence, si Ton augmente par degrés leur différence de marche, on
arrive toujours à une limite où le phénomène , après s'être affaibli progres-
sivement, finit par cesser d'être appréciable. L'existence de cette limite
s'explique naturellement par la non -homogénéité des faisceaux interfé-
rents, et est, en effet, d'autant plus reculée que ces faisceaux sont consti-
tués par la lumière plus simple.

Cependant la théorie indique encore une autre cause qui, tôt ou tard,
doit mettre un terme aux phénomènes d'interférence, cause tout à fait

4. Eo commun avec M. Fizeau.

A ]a suite d'un rapport présenté par H. Babinet, l'Académie décida l'insertion de ce travail dans les
Mémoires des savants étrangers. (Voir C. R. de VAc. des Sc.^ t. XXVI, p. 680); celte insertion n'eut
d'ailleurs pas lieu. — Voir C. R. del'Ac. des Se., t. XXI, p. 4455 et t^XXH, p. 4t2 ; Ann. de Ch. et
de Ph. [3], t. XXVI, p. 438, et t. XXX, p. 446.

44

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— 106 —

indépendante de la complexité de la lumière, et qui se rattache au mode
même suivant lequel se produisent les mouvements lumineux*

En eflfet, la non-interférence des rayons émanés de sources différentes,
et celle de deux rayons de même origine, d'abord polarisés à angle droit,
puis ramenés dans un même plan de polarisation, mais sans avoir été
préalablement polarisés dans un plan unique, ont conduit à considérer le
mouvement lumineux comme soumis à des perturbations très-fréquentes,
lesquelles produiraient de tels changements dans la lumière envoyée suc-
cessivement par un même point que , si la différence de marche de deux
rayons inlerférents émanés de ce point devenait suffisamment grande, il
n'y aurait plus aucun rapport persistant entre les deux mouvements qui se
superposeraient; dès lors le phénomène cesserait entièrement.

Cette cause aurait-elle quelque influence sur la cessation des phéno-
mènes d'interférence dans les conditions où on les observe ordinairement,
ou bien la complexité de la lumière étant la seule cause influente, quelle
est la limite de différence de marche que la simplicité toujours imparfaite
de la lumière permet d'établir entre deux rayons sans rendre insensible
l'interférence?

Ces questions , intéressantes pour la théorie de la lumière , sont le
principal sujet de ce travail. Cependant le mode d'observation que nous
avons employé, permettant de suivre le phénomène d'interférence produit
par les rayons ordinaire et extraordinaire des corps doués de la double
réfraction dans le cas de grandes épaisseurs, nous donnait en même temps
le moyen d'observer toutes les circonstances de la polarisation chroma-
tique alors si complexe; nous n'avons pas négligé cette étude, qui se rat-
tachait d'ailleurs directement à notre sujet. Ce mode d'observation est
fondé sur les principes suivants :

Si un même lieu de l'espace est éclairé par deux faisceaux de lumière
blanche émanant d'une même source, mais dont l'un est en retard sur
l'autre, le phénomène des interférences ne peut être observé dans ce lieu
que dans le cas où le retard est peu considérable. Au lieu de regarder
immédiatement ce lieu lui-même, on peut le prendre comme centre de
rayonnement, en isoler une partie limitée par un écran percé d'une fente

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— 107 —

et, au moyea d'un système réfringent convenable, former un spectre très-
pur de la lumière qui en émane ; ce spectre, dans lequel on distinguera
toutes les raies de Fraunhofër, si c'est de la lumière solaire que l'on
emploie, pourra être considéré comme constitué par la juxtaposition d'un
nombre presque infini d'images de la fente rayonnante, chacune desquelles
sera formée par des rayons d'une longueur d'ondulation particulière, mais
les plus homogènes que l'on puisse obtenir; chacun des éléments du
spectre représentera donc, par l'intensité des rayons particuliers qui le
composent , le résultat de l'interférence de ces mêmes rayons dans le lieu
de l'espace dont il est l'image ; en observant le spectre entier, on observera
donc simultanément dans toutes les espèces de lumière simple, les phéno-
mènes produits par la rencontre de deux faisceaux lumineux dans un
même lieu de l'espace.

Ces spectres d'interférence sont généralement formés par des bandes
obscures et des bandes lumineuses parallèles aux lignes fixes, et qui se
succèdent alternativement dans toute la longueur du spectre, en nombre
d'autant plus grand que la différence de marche est plus grande entre les
faisceaux interférents. Plus resserrées vers l'extrémité rouge, ces bandes se
dilatent de plus en plus en atteignant la partie la plus dispersée qui se
termine au violet : le passage des unes aux autres se fait par degrés insen-
sibles, le milieu des bandes lumineuses présentant un éclat maximum qui
décroît par degrés jusqu'au milieu des bandes obscures où, dans les cir-
constances les plus favorables, il y a absence complète de lumière. Si l'on
observe les phénomènes successifs qui prennent naissance lorsque l'on
fait croître d'une manière continue le retard de l'un des faisceaux sur
l'autre, on voit les bandes obscures et brillantes naître alternativement à
l'extrémité violette, traverser successivement les espaces occupés par les
différentes couleurs, et disparaître en semblant sortir du spectre par
l'extrémité rouge. D'abord assez larges pour qu'une seule d'entre elles
couvre entièrement le spectre, elles se resserrent de plus en plus par l'effet
du ralentissement que leur mouvement éprouve à mesure qu'elles se rap-
prochent de l'extrémité rouge; ces bandes sillonnent les diverses parties
du spectre en nombre toujours croissant, et peuvent devenir tellement

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— 108 —

nombreuses, que nous avons réussi à en compter près de mille semblables
dans la longueur du spectre solaire , et même à les apercevoir en nombre
encore plus grand*

Nous allons maintenant rapporter les expériences que nous avons
faites par cette méthode dans les diverses circonstances où nous avons pu
l'appliquer, et les nombres que nous avons obtenus pour la différence de
marche des faisceaux interférents.

INTERFÉRENCES PRODUITES PAR i/aPPAREIL DES MIROIRS.

Considérons le système des deux miroirs de Fresnel, disposé devant le
foyer radieux d'une lentille cylindrique éclairée par le soleil , de manière à
donner à une certaine distance, dans l'espace, des franges symétriques
d'une certaine largeur ; .recevons ces franges sur un écran percé d'une
fente très-fine, et faisons correspondre la fente au milieu même de la
frange centrale; recevons maintenant la lumière qui traversera la fente
dans un système réfringent destiné à dilater cette lumière en un spectre
très-pur que l'observateur regardera dans l'espace au moyen d'une loupe,
la frange centrale pour laquelle la différence de marche des deux rayons
réfléchis est nulle fournissant alors la lumière, le spectre sera le spectre
ordinaire avec ses lignes fixes. Maintenant , si tout restant en cet état, on
fait avancer l'un des miroirs parallèlement à lui-même (le plus éloigné de
la source lumineuse convient le mieux), on déplacera la frange centrale
qui sera remplacée par une autre frange d'un ordre d'autant plus élevé que
le mouvement du miroir aura été plus grand ; l'observateur verra le spectre
se couvrir des bandes obscures et brillantes dont nous avons parlé, et l'on
pourra les resserrer de plus en plus en faisant continuer le mouvement
du miroir.

On remarquera que les lignes fixes existant simultanément dans le
spectre, il est possible de compter le nombre de bandes semblables qui se
trouvent entre deux quelconques d'entre elles à chaque moment de l'expé-
rience. Nous verrons tout à l'heure que ce nombre permet de calculer la
différence de marche correspondante.

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— 109 —

Dans ces conditions, l'observation nous a donné les résultats suivants :

Le nombre des bandes peut devenir considérable sans qu'elles cessent
d'être observables dans toute l'étendue du spectre. Lorsque l'on en compte
66 entre les raies E et F, le phénomène est encore très-beau et très-net;
le spectre entier en contient alors près de 500. Lorsque leur nombre
s'accroît beaucoup au delà, elles commencent à ne plus être aperçues vers
l'extrémité rouge, puis dans l'orangé, puis dans le jaune, en reculant vers
l'extrémité la plus réfrangible, où l'on peut les apercevoir longtemps
encore; le nombre le plus élevé que nous ayons obtenu entre E et F est
m. Nous les avons vues plus resserrées encore, mais sans pouvoir en
apprécier le nombre à cause de la faible intensité de la lumière qui, dans
cette disposition, concourt à la formation du spectre.

La disparition progressive des bandes, en commençant par la partie la
moins réfrangible du spectre, lorsque la différence de marche devient de
plus en plus grande, est un phénomène qui s'observe constamment,
quel que soit le moyen employé pour produire l'interférence. Si l'on
remarque toutefois qu'il ne commence à se manifester que lorsque les
bandes sont devenues d'une finesse extrême, et si l'on se rappelle qu'en
vertu de la dispersion décroissante du violet an rouge, la lumière est de
moins en moins pure en se rapprochant de l'extrémité rouge, on est
conduit à attribuer ce fait à l'imparfaite séparation des rayons simples,
qui doit toujours devenir sensible à une certaine limite.

Nous avons dit que la différence de marche pouvait être déduite du
nombre de bandes comprises entre deux lignes fixes dont on connaît les
longueurs d'ondulation X et V.

En effet, en vertu de l'égal retard de l'un des faisceaux sur l'autre
pour toutes les couleurs, on a

nx = n*x',

n et n' étant les nombres d'onduladons X et V qui mesurent ce retard. Mais
on a observé que, dans le spectre, il existait des intervalles terminés par
des bandes semblables, en allant de la raie qui a X pour longueur d'ondu-

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— 110 —

lation à celle qui a V. Or, si Ton suppose V plus grand' que \ on en con-
clura le nombre n' = n — m. Substituant cette valeur de n' dans l'équa-
tion précédente, on trouve

Pour les raies E et F on a le rapport ^r^Tx''^ 12,32; ainsi, pour les
deux valeurs m = 66 et m = 141 trouvées précédemment, on a n = 813,
et pour la seconde observation n = 1737. Ces nombres correspondent à la
raie F, c'est-à-dire au milieu du bleu ; pour le violet correspondant à la
raie G, on trouve les nombres encore plus élevés n -= 917, n = 1960.

Au lieu d'augmenter la différence de marche en faisant avancer Tua
des miroirs parallèlement à lui-même, nous avons placé, suivant la
méthode de M. Arago, une lame mince sur le trajet de l'un des faisceaux,
et nous avons vu de même notre spectre se couvrir de bandes d'autant plus
nombreuses que la lame était plus épaisse; cependant, n'ayant pas eu à
notre disposition une série de lames assez parfaitement travaillées pour cet
usage, nous n'avons pas été aussi loin par ce moyen que par le précédent.

Pour une petite glace d'environ 0°",5 d'épaisseur, nous avons trouvé
pour le nombre de bandes, toujours entre E et F, le nombre 48.

Pour en déduire la différence de marche, il faut changer la formule
qui a été trouvée, pour le cas des miroirs seuls, en cette autre

mx'

v-xfr'-^'

r — i

r^etr étant les indices de réfraction des rayons V et 1 pour la substance
dont la lame est formée; cette quantité n> qui se déduit encore facilement
de l'épaisseur de la lame, a été trouvée pour la raie F, n = 512.

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— 111 —

INTERFÉRENCES PRODUITES PAR RlÉFLEXION SUR DES LAMES MINCES.

Si l'on fait tomber perpendiculairement sur une lentille cylindrique à
court foyer un faisceau de lumière solaire, il se produit derrière la lentille,
et à la distance focale principale, une sorte d'image linéaire du soleil;
mais si l'on place derrière la lentille, parallèlement à son plan, et à la
moitié de sa distance focale, une lame mince transparente, chacune des
surfaces de cette lame réfléchit vers la lentille une portion du faisceau
convergent. La lumière provenant de ces deux réflexions va converger
vers l'intérieur de la lentille, la traverse en formant deux foyers linéaires
situés l'un devant l'autre, et trës*voisins si la lame est très-mince, puis
continue sa route en sens contraire du faisceau incident , comme si elle
émanait de ces foyers mêmes. Si donc un observateur pouvait se placer
dans ce faisceau de lumière solaire qui tombe sur la lentille, il apercevrait
à l'intérieur même de cette lentille un foyer linéaire rayonnant, qui résul-
terait de la superposition des deux images très-voisines situées l'une
devant l'autre.

En inclinant un peu le faisceau incident, l'observailion devient pos-
sible; on peut donc aussi former bn spectre avec la lumière émise par ce
foyer rayonnant; et comme ce foyer est constitué par deux faisceaux
réfléchis aux deux surfaces d'une lame mince, le spectre dervra se couvrir
de bandes d'interférences dont le nombre dépendra de l'épaisseur et de la
nature de la lame réfléchissante. Nous avons observé, à l'aide de cette
disposition, les interférences produites par la réflexion aux deux surfaces
d'une petite glace dont l'épaisseur était 0"~,537.

Les bandes d'une ténuité extrême, mais très-distinctes, entre les raies
F et G, n'ont pu être comptées, à cause de leur Onesse extrême; mais on
peut calculer le nombre d'ondulations qui constitue la différence de
marche, au moyen de l'épaisseur de la lame qui a été mesurée très-exac*

temem : la formule est dans ce cas, n = -j-.

On trouve alors pour la raie F, n = 3406, et pour la raie G, n = 3859.

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— 112 —

INTERFÉRENCES PRODUITES
AU MOYEN DE LU DOUBLE RÉFRACTION.

Si Ton place sur le trajet d'un faisceau dé lumière solaire, d'abord
un prisme de Nicol, puis une lame d'un corps biréfringent dans une posi-
tion convenable, puis un second prisme de Nicol dont le plan polarisant
soit parallèle ou perpendiculaire à celui du premier, puis enfin une fente
derrière laquelle, et à la dislance convenable, sera disposé l'appareil
réfringent destiné à former le spectre, on observera dans le spectre le
résultat de l'interférence du rayon ordinaire avec le rayon extraordinaire.

En plaçant entre les deux prismes polarisants des lames de gypse
d'épaisseurs croissantes , nous avons vu, comme dans les circonstances
précédentes, un nombre croissant de bandes se former dans le spectre;
pour une épaisseur de gypse de 15 millimètres, le phénomène est très-
beau : le défaut seul de transparence des cristaux dont nous disposions ne
nous a pas permis d'augmenter encore l'épaisseur.

Un morceau de quartz à faces parallèles à l'axe , dont l'épaisseur était
de 54"",6, a produit un spectre sillonné d'environ six cents bandes noires ;
entre E et F, nous en avons compté quatre-vingt-neuf.

Une lame de spath, aussi parallèle à l'axe, et d'une épaisseur de 4"^,79,
en donne environ mille pour l'étendue du spectre, car entre E et F nous en
avons compté cent cinquante-cinq.

Les différences de marche pour ces diverses expériences sont évidem-
ment moindres que celles que nous avons déjà obtenues; on les calcule
d'une manière très-approchée par la formule

/ et r étant les indices de réfraction ordinaire et extraordinaire; en cal-
culant pour la raie F, on a avec le quartz n = 1082 , et avec le spath
n = 1692.

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— 113 —

Nous avons observé encore les phénomènes produits par plusieurs
lames diversement épaisses de cristal de roche perpendiculaires à Taxe,
et nous avons vu la même série d'apparences se manifester dans le spectre.

Nous allons montrer maintenant comment on peut déduire de ce
mode d'observation des données précises sur la dispersion de double
réfraction, en appelant ainsi la variation que subit la différence de marche
des rayons ordinaire et extraordinaire pour les diverses couleurs.

En effet, on a dans tous les cas le nombre n d'ondulations X qui mesure
cette différence de marche par la formule

n:=

€ étant l'épaisseur, / et r les indices de réfraction ordinaire et extraor-
dinaire pour la couleur X. Or, si l'on parvient à connaître n par l'observa-
tion directe pour les diverses couleurs, on en déduira pour chacune d'elles
la valeur de ?'-r.

Pour montrer que l'on peut trouver le nombre n directement, suppo-
sons que les prismes polarisants étant croisés à angle droit, une lame
cristallisée soit convenablement placée dans l'intervalle qui les sépare.

Supposons de plus que, pour observer le spectre, on fasse usage d'un
oculaire à fils croisés qui permette de considérer un jpoint déterminé de
l'espace, et fixons l'intersection de ces fils sur le milieu d'une bande noire ;
le nombre n correspondant à ce point sera un nombre entier. Si Ton
pouvait alors faire décroître l'épaisseur de la lame par degrés insensibles
jusqu'à la rendre nulle, on verrait le point considéré passer par des états
périodiques d'éclat et d'obscurité; mais il est clair que, pour chaque
retour à l'obscurité première, il y aurait une interférence de moins dans
la différence de marche, de sorte que l'on aurait pour ces périodes suc-
cessives n, n— 1, n— 2, et enfin n—n pour une épaisseur nulle : le nombre
de ces périodes ferait connaître le nombre cherché. Or, l'on est parvenu à
construire des systèmes de deux prismes glissant l'un sur l'autre, qui per-
mettent précisément d'obtenir des épaisseurs continuement variables dans

15

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— iu-
les cristaux, et l'on peut mâme, par certains artifices de compensation,
faire décroître l'épaisseur active jusqu'à la rendre nuHe, Il est doncpos&ible
d'arriyer à la détermination directe du nombre d'ondulations qui mesure
la différence de marche pour une couleur donnée. Ayant obtenu ce nombre
n pour une couleur, on trouve aisément le nombre n' correspondant i une
autre couleur V, en comptant sur le spectre même le nombre entier ou
fractionnaire d'intervalles séparés par des bandes noires que l'on rencontre
en allant du premier point au second. Soit m ce nombre; si yi est plus
grand que >, on aura

— H — W.

On pourra donc aussi, pour un cristal donné, calculer la quantité
(/ — r) pour les divers points du spectre dont on connaît la longueur
d'ondulation. Cette étude offrira un intérêt particulier dans le cas de la
double réfraction circulaire du cristal de roche; car, selon la remarque de
Fresnel, il résulterait de la loi trouvée par M. Biot pour la rotation des
plans de polarisation des diverses couleurs produite par cette double réfrac-
tion, que la quantité (/ — r) devrait varier alors suivant une loi simple, et
en raison inverse de la longueur d'ondulation de chaque couleur.

Dans la seconde partie de ce travail, nous considérerons les effets
produits sur la lumière polarisée par les cristaux biréfringents, non plus
précisément sous le point de vue des interférences, mais sous le rapport
des modifications imprimées par eux à la polarisation primitive, et l'on
verra avec quelle facilité on peut étudier dans le spectre les phénomènes
si complexes de la polarisation chromatique dans les plaques épaisses.

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— 115

SECONDE PARTIE.

Au lieu de cansidérer les interférences qui se produisent lorsqu'on
ramène, dans un même plan de polarisation, les deux rayons ordinaire et
extraordinaire résultant de la transmission , à travers une lame biréfrin-
gente, d*u'n rayon primitivement polarisé, on peut considérer Tétat même
de polarisation du rayon après son passage à travers la lame , alors qu'il
est constitué par la superposition des faisceaux ordinaire et extraordinaire*
Les états de polarisation que prennent, dans cette circonstance, les divers
rayons simples, produisent les phénomènes variés de la polarisation chro-
matique; phénomènes que la théorie définit de la manière la plus précise,
mais qui ne se présentent généralement à l'observation que d'une manière
très-complexe par suite de la non-homogénéité de la lumière. Étudiés par
la méthode décrite dans la première partie de ce travail , ces phénomènes,
si compliqués, prennent un caractère de simplicité remarquable, qui
permet de soumettre à l'observation les conséquences variées de la théorie.

Supposons donc placés sur le trajet d'un faisceau lumineux , d'abord
un prisme de Nicol, puis une lame bi-réfringente dont l'axe soit conve-
nablement incliné, puis un écran percé d'une fente, enfin le système
réfringent destiné à former le spectre ; le prisme qui réfracte la lumière
dans ce dernier système ayant une certaine action polarisante qui compli-
querait les phénomènes , on place près de la fente une petite glace à faces
parallèles, et inclinée de telle manière qu'elle exerce une action polari-
sante contraire à celle du prisme. En l'inclinant plus ou moins, on arrive
à produire une compensation exacte; de sorte que la lumière qui, après
avoir traversé la lame cristalline^ sort de la fente, puis est transformée en
un spectre par la réfraction, ne subit, en dernier résultat, aucune action
polarisante accidentelle.

De même donc que les interférences subies par les divers rayons
simples, dans le lieu de l'espace occupé par la fente, se manifestaient

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— 116 —
précédemment dans le speclre, de même ici l'état de polarisation que pos-
sèdent les divers rayons simples au moment où ils traversent la fente se
conservera dans le spectre qu'ils formeront, après avoir été séparés par la
réfraction.

On produit ainsi des spectres polarisés chromatiquement de la manière
la plus curieuse, et qui jouissent, en général, des propriétés suivantes :
observés immédiatement à l'œil nu, ou au moyen d'un oculaire, ces
spectres ne diffèrent pas du spectre ordinaire, et les raies de Fraunhofër
s'y distinguent avec la même netteté. Si l'on place au devant de Toeil un
analyseur, on reconnaît que les divers rayons simples sont dans des
états de polarisation divers et que le même état de polarisation se repro-
duit périodiquement dans la longueur du spectre un nombre de fois
d'autant plus grand pour une même lame cristalline que son épaisseur
est plus grande.

La reproduction périodique du même état de polarisation dans la lon-
gueur du spectre suit les mêmes lois que la reproduction périodique des
bandes d'interférence que nous avons vues se manifester dans le spectre,
lorsque les rayons ordinaire et extraordinaire étaient ramenés dans un
plan commun de polarisation.

C'est qu'en effet la théorie montre que ces deux ordres de phéno-
mènes sont intimement liés l'un à l'autre, et qu'ils dépendent tous deux de
la même cause; c'est-à-dire de l'état d'accord ou de désaccord dans lequel
se trouvent les rayons ordinaire et extraordinaire de chaque couleur
simple, par suite de leur inégale vitesse dans la lame cristallisée.

Nous allons décrire les plus intéressants de ces spectres polarisés
chromatiquement, et rapporter les observations que nous avons faites pour
constater les états variés de polarisation des divers rayons simples.

Cas où la section principale de la lame cristallisée est à 45 degrés
du plan primitif de polarisation.

Soient OP, fig. 4, le plan primitif de polarisation, et OS le plan de
la section principale de la lame que nous supposerons douée de la double

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- 117 —

réfraction attractive. Comme on le voit, nous supposons le plan de la
section principale situé «^ droite du plan primitif. Soit AH le spectre
produit avec la lumière qui a traversé la lame cristallisée. La réfraction
qui lui donne naissance est supposée produite dans un plan perpendiculaire
au plan primitif de polarisation. La direction de ce plan primitif consi-
déré dans le spectre et pour les divers rayons simples, sera donc donnée
par la direction même des lignes fixes.

H
8,

VioUt

Indigo

Bleu

Virt

Jaune Orangé fiouge .

_

_ _

__

_ _ 1 _ K

/ /

Pig. 4.

Sil 'on analyse ce spectre en plaçant devant l'œil un prisme de Nicol,
dont on fait varier la position, on reconnaît d'abord que certains rayons
simples sont complètement polarisés, les uns dans le plan primitif de pola-
risation, les autres dans un plan rectangulaire. I^ fig. K représente, pour
une certaine épaisseur de la lame, la position de ces rayons et la direction
de leur polarisation.

Les points intermédiaires ne sont pas complètement polarisés, mais
présentent, les uns l'apparence d'une polarisation partielle, les autres celle
d'une dépolarisalion complète.

Le phénomène étant périodique dans la longueur du spectre, il suffit
d'examiner les propriétés des rayons compris entre deux points qui se
trouvent polarisés de la même manière.

Soient /, l, fig. ft, la portion du spectre considérée; en l'analysant
avec un prisme de Nicol, tourné dans les différents azimuts, on lui recon-
naît une constitution qui peut être figurée par les lignes rectangulaires
tracées en L, fig. 5, dont les longueurs indiquent les intensités lumineuses
des différents rayons dans deux positions de la section principale du prisme
analyseur, l'une parallèle, l'autre perpendiculaire au plan primitif.

En / et ^ la polarisation est complète, et son plan correspond au plan

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— 118 —

primitif; en m et s^ on trouve que la lumière est polarisée partieliemeut
dans le plan primitif; en n et r, on ne trouve aucune trace de polarisa-
tion; suivant deux directions rectangulaires quelconques, le prisme
transmet la même quantité de lumière; en o et q, la lumière est de nou-
veau polarisée partiellement, mais dans un plan perpendiculaire au
plan primitif; enfin en p, la polarisation est de nouveau complète, mais
son plan est perpendiculaire au plan primitif.

a'

lit n

/' r

r

; !

\ + +

+ +

• ' ' ! I

; ! I I I

: ! 1 ! I

. . M ! i ! ,

Fig. 5.

Pour les rayons intermédiaires à ceuic que nous venons de considérer,
on trouve des états de polarisation intermédiaires formant des transitions
insensibles entre les différents états que nous venons de décrire.

Cet examen, fait au moyen du prisme de Nicol, fixe, d'une manière
certaine, la nature de la polarisation des rayons situés en /, p et /; c'est la
polarisation ordinaire, celle que Fresnel a appelée recliligne. Mais il n'en
est pas de même à l'égard des autres points, qui tantôt présentent les appa-
rences de la lumière partiellement polarisée, tantôt celle de la lumière
naturelle. En effet, Fresnel a fait connaître deux états particuliers de la
lumière, qu'il a désignés sous les noms de polarisation elliptique et de pola-
risation circulaire^ et les propriétés que possède la lumière dans l'un et
l'autre de ces états sont telles, que les analyseurs ordinaires au moyen des-

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-^ 119 —

quels on étudie la polarisation rectiligne ne peuvent suffire à les constater.

De la lunaiëre polarisée elliptiquement, par exeiople, étant analysée
par le moyen d'un prisme de Ni col, présentera toutes les a.pparences de
la lumière partiellement polarisée, et de la lumière polarisée circulaire*
ment étant analysée par le même moyen, se confondra complètement avec
de la lumière naturelle.

Les apparences de polarisation partielle ou nulle, observées au moyen
d'un analyseur ordinaire, ne déterminent donc pas Télat, de polarisation
d*un rayon, il faut rechercher de plus s'il possède les caractères de la pola*-
risation elliptique ou circulaire.

Ces caractères sont les suivants ;

Un rayon polarisé elliptiquement étant transmis à travers le paralléli-
pipède deFresnel, dans lequel il subit, comme on le sait, deux réflexions
totales sous l'angle 5/i'' 30^ et dans le même plan, il y h toujours deux posi-
tions rectangulaires du plan de réflexion pour lesquelles le rayon sortira
polarisé rectilignement, et il n'y en a que deux.

Un rayon polarisé circulairement étant transmis à travers le même
parallélipipède, en sortira toujours polarisé rectilignement, quel que soit
Tazimut du plan de réflexion.

Ces caractères sont propres à ces deux états de polarisation, qu'ils
permettent, par conséquent, de connaître d'une manière certaine.

Pour soumettre à ce mode d'analyse les rayons qui nous occupent, il
faut placer le parallélipipède devant le prisme de Nicol, dont nous avons
fai4 usage précédemment, et faire mouvoir dans les diCTérents azimuts
tantôt le premier, tantôt le second de ces appareils. On trouve ainsi :

1* Qu'en n et r la lumière a les caractères de la polarisation circulaire;
car, pour l'un et l'autre de ces points, quelle que soit la position du paral-
lélipipède, la lumière qui l'a traversé est polarisée rectilignement;

2* Qu'en w> o> q, s^ la lumière a les caractères de la polarisation ellip-
tique; car, pour chacun de ces points, il y a deux positions rectangulaires
du parallélipipède pour lesquelles la polarisation devient rectiligne, et il n'y
en a que deux : on observe de plus que ces deux positions sont les mêmes
pour ces différents points., et telles, que dans l'une le plan suivant lequel

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— 120 —

la réflexion se fait dans le parallélipipède coïncide avec le plan primitif
de polarisation, et que dans l'autre il lui est perpendiculaire;

3" Que tous les points compris entre l^ m, n, o, p, y, r^ 5 et / possèdent
également la polarisation elliptique, et avec la même particularité que les
précédents, c'est-à-dire qu'ils se polarisent tous rectilignement lorsque le
plan de réflexion du parallélipipède est parallèle ou perpendiculaire au
plan primitif.

Il résulte de là que, dans ces deux positions particulières du parallé*
lipipède, tous les rayons^ sans exception^ seront polarisés rectilignement; car,
d'une part, la polarisation circulaire trouvée pour les points n et r devient
rectiligne dans une position quelconque du parallélipipède, et d'autre
part la polarisation rectiligne trouvée pour les rayons /, p et ^ ne sera pas
altérée, puisque, pour chacune des deux positions dont il s'agit, les
plans de polarisation de ces rayons seront parallèles ou perpendiculaires
au plan de réflexion dans le parallélipipède.

Les fig. M et N indiquent les azimuts des plans de polarisation des
divers rayons pour ces deux positions du parallélipipède, les azimuts étant
intermédiaires pour les rayons intermédiaires à ceux qui sont représentés,
a étant une coupe du parallélipipède, la ligne aa' indique la direction du
plan de réflexion.

On voit par ces flgures :

1** Que, dans l'intervalle compris entre / et t^ la polarisation rectiligne
produite par le parallélipipède dans les deux positions indiquées, a lieu
dans les plans différents pour les différents rayons, et qu'il n'y a pas deux
rayons qui soient polarisés dans le même azimut;

2*" Que, pour les points n et Tj auxquels nous avons trouvé la polari-
sation circulaire, le plan de polarisation se trouve également incliné sur le
plan primitif, pour l'un vers la droite et pour l'autre vers la gauche; cette
symétrie s'observe aussi, à l'égard des points m eis, 0 et q^ et est même
générale dans tout l'intervalle Ij t, à l'égard des points situés à des distances
sensiblement égales du point p;

3*^ Que la flg. N jouit de la même symétrie par rapport à M.

Les propriétés variées et siulngières des différents i^ayons compris entre

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— 121 —

l et l, s'accordent de la manière la plus complète avec la constitution que
la théorie des ondulalions leur assigne. Celte constitution théorique, qui
se déduit des principes posés par Fresnel pour la composition des mouve-
ments vibratoires, est représentée en P. Les lignes tracées représentent
la nature du mouvement lumineux, tantôt rectiligne, tantôt elliptique ou
circulaire de droite à gauche, tantôt elliptique ou circulaire de gauche à
droite. La théorie assigne à ces divers états de la lumière des propriétés
précisément identiques avec celles que nous avons constatées précé-
demment.

Dans ce qui précède, nous avons supposé la section principale de la
lame cristallisée placée à 45 degrés à droite du plan primitif, mais nous
avons également examiné le cas où la section principale est à i5 degrés à
gauche de ce même plan. Pour représenter ce cas, il suffit, dans la fig. P,
d'intervertir le sens des mouvements indiqués par la direction des flèches;
le même changement représentera ce qui arrive lorsqu'à une lame douée
de la double réfraction attractive on substitue une autre lame douée de la
double réfraction répulsive. L'observation conflrme encore exactement ces
indications théoriques.

En isolant dans le spectre l'intervalle / t pour examiner avec détail
les états de polarisation des différents rayons simples qui le composent,
nous avons admis, d'après les indications fournies par le prisme de Nicol,
que les états divers de polarisation se renouvelaient périodiquement dans
toute la longueur du spectre; et, en effet, toutes les propriétés que nous
avons trouvées pour l'un de ces intervalles se retrouvent identiquement
les mêmes pour un autre intervalle quelconque compris entre deux poinls
<lu spectre qui ont conservé la polarisation primitive. Cette périodicité est
encore une conséquence immédiate de la théorie.

Pour l'épaisseur particulière de la lame indiquée plus haut, le nombre
des périodes ou des retours à un même état de polarisation est peu consi-
dérable; mais, l'épaisseur de la lame venant à croître, ce nombre croît
aussi, et peut devenir aussi considérable que celui des bandes d'interfé-
rence obtenues avec les lames cristallisées et décrites dans la première
partie. Au reste, quelque nombreuses que soient ces périodes, et, par

46

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— 122 —

conséquent , quelque resserré que soit l'intervalle que chacune d'elles

occupe dans le spectre, chacun de ces intervalles présente toujours la

même série d'états variés de polarisation. Avec la plaque de cristal de

roche parallèle à l'axe dont nous avons déjà fait usage, le nombre des

retours périodiques au même état de polarisation est, pour le spectre

entier, d'environ six cents. On a donc alors un spectre dans lequel mille

deux cents rayons simples sont polarisés rectilignement et alternativement

dans un plan primitif et dans un plan rectangulaire ; un même nombre de

rayons présente la polarisation circulaire, et alternativement de droite i

gauche et de gauche à droite ; le reste enfin est polarisé elliptiquement de l

la manière la plus variée. Si l'on resserre, par la pensée, un tel spectre i

dans le sens de sa longueur, de manière à concevoir un rayon de lumière

blanche formé par la superposition de tous les rayons colorés, on aura \

reconstitué la lumière blanche dans toute la complexité mécanique que

lui avait imprimée son passage à travers le corps biréfringent. t

CAS ou L\ SECTION PRINCIPALE DE LA LAME CRISTALLISÉE FAIT, j

AVEC LE PLAN PRIMITIF, j

UN ANGLE DIFFÉRENT DE 0, 45 ET 90 DEGRÉS.

Sans entrer dans les détails que nous avons donnés précédemment
pour le cas où l'angle était de 45 degrés, nous allons indiquer les princi- '

paux résultats que nous avons obtenus dans cette seconde circonstance.

Fig. 6.

Soient OP, figure 6, le plan primitif de polarisation, et OT celui de la
section principale; nous supposons que la lame est la même que précé-
demment; et soit i l'angle compris entre les deux plans.

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— 123 —

En analysant avec le prisme de Nicol le spectre produit dans cette
circonstance, on reconnaît qu'il est constitué comme l'indique la figure K%
c'est-à-dire qu'il présente la polarisation reetiligne aux mêmes points que
dans le cas précédent; mais les plans de polarisation, au lieu d'être alter-
nativement parallèles ou perpendiculaires au plan primitif, sont alternati-
vement parallèles à ce plan, ou inclinés sur lui d'un angle 2 i.

En employant le parallélipipëde pour étudier les rayons intermédiaires,
on reconnaît qu'aucun d'entre eux ne possède la polarisation circulaire,
mais que tous, sans exception, possèdent la polarisation elliptique. Pour
chacun d'eux, en effet, il y a deux positions rectangulaires du paralléli-
pipède qui produisent la polarisation reetiligne, et il n'y en a que deux.

On remarque, de plus, que ces positions sont différentes pour les dif-
férents rayons, de sorte qu'on ne peut pas polariser rectilignement tous les
rayons à la fois, comme cela était possible dans le cas précédent. Ces
résultats répondent, aussi bien que les précédents, aux déductions de la
théorie.

CAS D IMi LAME DE CRISTAL DE AOCilE
TAILLÉE PEIIPENDICULAIREMENT A l'aXE.

Dans ce cas on reconnaît immédiatement, à l'aide du prisme de Nicol,
que tous les rayons simples qui composent le spectre sont polarisés recti-
lignement et dans des plans diversement inclinés sur le plan primitif. Si
l'on considère l'intervalle compris entre deux points pour lesquels la pola-
risation a lieu dans le plan primitif, on trouve que les divers plans sont
inclinés comme le représente la figure M, si la lame est tirée d'un cristal
tournant à gauche, et la figure N. si c'est d'un cristal tournant à droite *.
Cette constitution est parfaitement en harmonie avec ce que l'on sait sur

4. Il est à peine nécessaire de faire remarquer que nous supposons toujours ces figures rapportées
au spectre A. ..H dans lequel la réfrangibiiité croît de droite à gauche; il est facile de déduire de là
ce qui arriverait dans le cas où la réfraction se faisant en sens contraire, la réfrangibiiité viendrait à
croître de gauche à droite.

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— 121 —
la polarisation chromatique produite par le cristal de roche dans la
direction de son axe.

VOLARISATION CHROMATIQUE MODIFIÉE PAR LE PARALLÉLIIMPËDB

A REFLEXION TOTALE.

Il résulte des propriétés que Fresnel a assignées à son parallélipipëde
diverses conséquences curieuses, relatives aux modifications diverses
qu'un faisceau polarisé chromatiquement doit éprouver par son passage à
travers cet instrument.

Nous nous bornerons h énoncer les plus remarquables d'entre ces
modiOcations, qui toutes s'observent dans le spectre avec une grande
facilité.

l"" Si un faisceau lumineux, sortant d'une lame cristallisée dont la
section principale est à 45 degrés du plan primitif de polarisation, traverse
le parallélipipëde de manière à ce que le plan des réflexions totales soit
parallèle ou perpendiculaire à ce plan primitif, ce faisceau se comportera
comme un faisceau polarisé qui aurait traversé un corps doué du pouvoir
rotatoire, et la rotation des plans de polarisation aura lieu vers la gauche
ou vers la droite, suivant que le parallélipipëde sera dans l'une ou dans
l'autre position. Le sens de la rotation sera également interverti en tour-
nant de 90 degrés la section principale de la lame cristallisée,

S"* Si, dans les mêmes circonstances, on ajoute un second paralléli-
pipëde de façon à soumettre le faisceau à quatre réflexions totales dans le
même plan, les phénomènes rotatoiros disparaissent, et l'elTet produit par
ces quatre réflexions est simplement celui qu'on obtiendrait en tournant
de 90 degrés la section principale de la lame cristallisée.

S"" Si un faisceau , sortant d'une lame de cristal de roche perpendicu-
laire à l'axe, traverse un parallélipipède de manière que le plan de
réflexion soit parallèle ou perpendiculaire au plan primitif de polarisation,
les phénomènes rotatoires disparaissent, et sont remplacés par ceux que

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— 125 —

présenterait une lame cristallisée dont la section principale serait à
As degrés à droite ou à gauche du plan primitif.

&'' Si, dans les mêmes circonstances, on ajoute un second parallélipi-
pède, les phénomènes rotatoires reparaissent, mais l'effet produit par les
quatre réflexions est d'intervertir le sens des rotations; de sorte qu'une
lame tournant à gauche présentera les phénomènes d'une lame tournant à
droite, et vice versa.

ADDITION,

Pendant les beaux jours qui ont marqué la fin de cet hiver (18/i6),
nous avons pu faire de nouvelles observations sur les interférences dans le
cas de grandes différences démarche, et nous sommes parvenus à des
nombres encore plus élevés que ceux que nous avons cités dans la première
partie de ce travail. Pour obtenir ce résultat, nous avons cherché
observer les bandes d'interférence dans un spectre plus pur encore que
celui que nous avions pu produire. Ce but est facile à atteindre par l'emploi
de plusieurs prismes au lieu d'un seul.

Dans nos premières expériences, nous avions trouvé avantageux de
placer une lentille entre la source de lumière et le prisme, afin de rendre
parallèles les faisceaux envoyés par chaque point de cette source de
lumière avant leur passage à travers le prisme*. On voit que, dans ce cas,
chaque faisceau de lumière simple est dévié parle prisme suivant sa réfran-
gibilité propre, mais reste parallèle comme il était avant la réfraction.
Il résulte de là que, si l'on place un second prisme après le premier, de
manière à ce que leurs réfractions se fassent dans le même sens, chaque
faisceau de lumière simple recevra un accroissement de déviation, mais
restera parallèle comme il était avant la seconde et la première réfraction.
Un troisième prisme ne fera, comme le deuxième, que disperser la lumière
davantage, sans troubler le parallélisme des faisceaux; de sorte que l'on

4. Il y avait, eo outre, la lentille que Ton emploie toujours lorsqu'on veut avoir un spectre pur
elle était placée comme à Tordinaire, entre l'observateur et le prisme, près de ce dernier.

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— 126 —

peut ainsi, en employant plusieurs prismes , obtenir des spectres de plus
en plus étendus, et dans lesquels les éléments de lumière simple sont de
plus en plus dispersés.

Le succès de cette disposition dépend, comme on le voit, du parallé-
lisme des faisceaux avant leur réfraction; ce qui explique pourquoi l'on
trouve ordinairement peu d'avantage à l'emploi de plusieurs prismes lors-
qu'on veut obtenir des spectres très- purs.

Nous avons observé, par ce moyen, les interférences produites par ia
réflexion aux deux surfaces de petites glaces à faces parallèles, dont les
épaisseurs en millimètres ont été trouvées, telles qu'elles sont dans le
tableau ci-dessous.

Les différences de marche calculées d'après les épaisseurs, et pour les
raies F et G, entre lesquelles les bandes sont le plus nettement aperçues,
par suite de la dispersion de cette région du spectre, sont les suivantes, en
nombre d'ondulations :

^

NH,

N» t.

N*>3.

Épaisseur des lames en millimètres. .

0,674
4 256

4 8S4

0,903

5 728

6 489

4,029

6 627

7 394

Pour la raie F

Pour la raie G

ni

SSUMÉ.

Il résulte des faits rapportés dans la première et la seconde partie de
ce travail, que Tinfluence mutuelle que deux rayons de lumière exercent
l'un sur l'autre a pu être manifestée par l'analyse prismatique dans les
circonstances importantes où cette influence n'avait pas été constatée.

Le phénomène des interférences, qui n'était observable que pour les
différences de marche d'un petit nombre d'ondulations, a pu être constaté
lorsque la différence s'élevait à plus de sept mille ondulations.

Les phénomènes de polarisation chromatique des lames cristallisées
ont pu être observés dans un état de simplicité remarquable avec des lames

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— 127 —

relativement épaisses, puisque les nouvelles épaisseurs peuvent être cent

fois et au delà plus grandes que celles qui rendaient jusqu'ici les phéno-
mènes insensibles à l'observateur.

Nous concluons de ces faits que les limites de différence de marche
fort restreintes au delà desquelles on ne pouvait plus manifester l'influence
mutuelle de deux rayons ne dépendaient que de la complexité de la
lumière. En employant la lumière la plus simple que l'on puisse obtenir,
ces limites peuvent être considérablement reculées.

L'existence de ces phénomènes d'influence mutuelle entre deux rayons,
dans le cas de grande différence de marche, est intéressante pour la
théorie de la lumière, en ce qu'elle révèle dans l'émission des ondes suc-
cessives une régularité persistante qu'aucun phénomène n'indiquait
jusqu'ici.

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INSTRUCTIONS
SUR LA MANIÈRE DE PRODUIRE LES INTERFÉRENCES

A GRANDES DIFFÉRENCES DE MARCHE*.

R esl un faisceau de lumière parallèle pénétrant dans la chambre
obscure (fig. 7).

L est une lentille cylindrique de 0'",01 de foyer; son axe est placé ver-
ticalement.

A 1 niètre du foyer /"sont les miroirs de Fresnel M et M'; c'est le
miroir M' qui pendant Texpérience doit prendre l'avance sur Tautre. Quelle
que soit cette avance du miroir M' sur le miroir M, il faut toujours que
ceux-ci fassent entre eux un angle tel que les faisceaux réfléchis empiètent
légèrement Tun sur l'autre comme dans la figure.

A l'",50 environ des miroirs et au milieu de l'espace où les faisceaux
réfléchis se pénètrent, on place une fente verticale F dont la largeur doit
être très-petite par rapport à celles des franges visibles ou invisibles sur
ses bords.

Le mince pinceau qui traverse cette fente va tomber en divergeant à
1"',50 de distance sur une lentille sphérique 1/ non achromatique jouant le
rôle de collimateur et ayant en conséquence l'",50 de foyer.

De là, le faisceau rendu parallèle traverse successivement un ou plu-
sieurs prismes P, P', etc., puis va tomber à la surface d'une lentille achro-
matique U de 0'",50 de foyer et qui a pour effet de réunir en un spectre

1. Note inédite.

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— 129 —

focal y R le faisceau dispersé. Enfin l'on observe ce speclre dans l'espace
au moyen d'un oculaire 0 monté sur un support que l'on promène à la
main pour examiner les bandes d'interférence dans les différentes cou-
leurs. La lentille U' et l'oculaire 0 jouent ici le rôle d'une véritable lunette
et rien ne s'oppose à ce qu'on les monte à demeure sur un tube; mais il
faudrait alors que le corps de l'instrument eût un mouvement angulaire
autour d'un point c dont la position n'a pas besoin d'être déterminée avec
une grande précision, mais qui doit être située au moins entre l'objec-
tif U et le dernier prisme.

(vA.;:/^::

Fig. 7.

Il est évident qu'à partir de la lentille collimateur L' le système des
prismes et de la lunette peut être placé symétriquement d'un côté ou de
l'autre à volonté.

Quand on veut pousser aussi loin que possible l'observation des bandes
d'interférence dans le spectre, il est bon de placer à l'origine du faisceau
incident deux lentilles cylindriques à axes parallèles et à distance variable ;
l'on obtient ainsi l'image de l'image linéaire du soleil et l'on peut l'amener
progressivement à un état de finesse extrême.

47

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RECHERCHES

SUR LES

INTERFÉRENCES DES RAYONS CALORIFIQUES'

( Académie des Sciences, 27 septembre 1847.)

Les expériences qui font le sujet de ce mémoire ont eu pour but de
rechercher si les rayons calorifiques possèdent, comme les rayons lumi-
neux, la propriété d'interférer ou de s'influencer mutuellement, de manière
à s'ajouter et à se détruire suivant les conditions dans lesquelles ils se
rencontrent.

Le procédé d'observation employé consiste à étudier la distribution de
la chaleur dans les divers phénomènes qui prennent naissance lorsque les
rayons lumineux interfèrent. Les franges qui se produisent dans ces cir-
constances étant de leur nature peu intenses et de petites dimensions, il a
fallu recourir à des moyens thermoscopiques très-délicats.

Nous avons employé pour cette étude des thermomètres à alcool,
auxquels on peut donner des dimensions très-petites et en même temps une
grande sensibilité; les mouvements de la colonne étaient observés au
microscope et des divisions placées dans l'oculaire servaient à les mesurer.

Le meilleur thermomètre que nous ayons pu nous procurer pour ces
recherches a un réservoir sphérique dont la dimension n'excède pas 1"'M ;
la valeur de 1 degré centigrade sur la tige est cependant encore de O^jOOS.

4. Extrait d'un mémoire présenté en commun avec M. H. Fizeau, et reproduit ci-après, page 133.
Voir Comptes rendus de l'Ac. des Se, t. XXV, p. 447, 483.

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— 13< —

En plaçant dans l'oculaire du microscope un micromètre divisé en dixièmes
de millimètre, on s*est assuré que chaque division parcourue par la
colonne équivalait à ^ de degré.

L'instrument était placé dans une enceinte exactement close, afin qu'il
fût à l'abri des mouvements de l'air et des changements brusques de la
température. Plusieurs ouvertures fermées par des glaces permettaient
d'introduire les rayons soumis à Fexpérience et d'observer la colonne avec
le microscope placé extérieurement. Une disposition particulière permet-
tait, en outre, d'observer avec exactitude la position du thermomètre au
milieu des franges lumineuses.

Des observations successives faites dans des points très-rapprochés
faisaient connaître la distribution de la chaleur. Pour chaque point, l'ob*
servation était double : l'une faite en admettant les rayons, l'autre en les
interceptant; la moyenne des deux nombres obtenus donnait l'élévation de
température due à l'action des rayons. Les changements de température
de l'enceinte étant toujours lents et réguliers, leur influence se trouvait
ainsi annulée.

Nous avons étudié de cette manière la répartition de la chaleur dans
les principaux phénomènes où les interférences des rayons lumineux se
manifestent. Après quelques essais, nous avons reconnu que, malgré la
sensibilité de nos moyens thermométriques, cette étude n'était possible
qu'en employant la lumière solaire pour la production de ces phénomènes,
toutes les autres sources de lumière et de chaleur étant beaucoup trop
faibles.

1* Franges produites au moyen de deux miroirs inclinés Vun sur l'autre. —
En produisant ces franges dans des dimensions assez grandes pour que le
réservoir du thermomètre n'occupât que le quart d'une frange brillante,
nous avons trouvé des signes d'interférence incontestables dans le voisi-
nage de la frange centrale blanche. Dans une des observations rapportées
dans le mémoire, on a trouvé les nombres suivants pour les élévations de
température en divisions du micromètre : 20; 9; 35; 9; 20. Le nombre le

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— 132 —

plus élevé correspond à la frange centrale et les deux plus petits à la pre-
mière frange obscure qui limite à droite et à gauche la précédente.

Les expériences ont été variées de plusieurs manières et toutes s'ac-
cordent à montrer que, dans ce phénomène, il existe des franges calori-
fiques de dimensions semblables à celles des franges lumineuses.

^ Spectres à bandes brillantes et obscures obtenues en analysant par le prisme
les phénomènes d'interférence produits dans la lumière polarisée par les lames cris-
iallisées. — Lorsqu'on forme un spectre avec de la lumière modifiée par
rinfluence combinée de la polarisation et de la double réfraction dans les
circonstances où, pour de petites épaisseurs du corps biréfringent, se mani-
festeraient les couleurs des lames cristallisées, on donne naissance à un
spectre discontinu formé de bandes alternativement brillantes et obscures,
dues aux interférences des deux rayons produits par la double réfraction
de la lame cristallisée.

Cette expérience a été décrite avec détail dans un précédent travail
sur le phénomène des interférences dans le cas de grandes différences de
marche. Nous rappellerons seulement que, dans cette circonstance, bien
que Tobservalion porte simultanément sur les rayons de toutes les cou-
leurs, c'est comme si Ton observait dans de la lumière simple, car les effets
de l'interférence sont distincts et séparés pour chaque rayon simple.

La recherche de la distribution de la chaleur dans ces spectres présen-
tait un intérêt particulier, surtout parce qu'il devenait possible d'étudier,
sous le point de vue des interférences, les rayons calorifiques obscurs
découverts par Herschell au delà de l'extrémité rouge du spectre visible.
Nous rapportons avec détail les résultats de cette étude dans le cas
d'une lame de gypse de 0"", 83. Une lame de celte épaisseur produit dans
le spectre huit bandes obscures; la largeur des bandes brillantes qui les
séparent était telle que le thermomètre occupait un sixième de la bande
située dans le jaune. Pour la partie du spectre calorifique formée par les
rayons invisibles situés au delà du rouge, la position du thermomètre a
été relevée à chaque observation et rapportée au spectre visible.

Il résulte de cette étude que la chaleur est distribuée comme la

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— 133 —

lumière dans le spectre visible, le centre des bandes lumineuses présen-
tant un maximum de chaleur et le centre des bandes obscures un mini-
mum ; dans la région invisible du spectre, la distribution est analogue : on
a fixé la position de quatre bandes non calorifiques séparées par des bandes
calorifiques.

Pour distinguer de ces bandes d'interférence trouvées dans la région
calorifique invisible les inégalités d'intensité signalées dans cette région
par J. Herschell, on a constaté qu'elles disparaissaient en tournant de
&5 degrés la section principale de la lame de gypse. Nous avons trouvé que
cette intensité varie, en elTet, d'une manière très-irrégulière : à une dis-
tance de la raie A, égale à celle qui sépare cette raie de la raie D, nous
avons reconnu l'existence d'une raie très-large où il n'existe aucune cha-
leur sensible.

En tournant l'un des plans de polarisation de 90 degrés, on donne
naissance à un spectre complémentaire du précédent et qui a été étudié
de la même manière. Les bandes calorifiques sont alors remplacées par des
bandes non calorifiques et réciproquement.

En substituant à la lame de gypse une lame de cristal de roche per-
pendiculaire à Taxe, on peut observer dans le spectre les rotations que les
plans de polarisation des couleurs éprouvent de la part de ce cristal; le
phénomène consiste en des bandes semblables aux précédentes ; la distri-
bution de la chaleur est semblable aussi.

En ajoutant aux modifications que subissent les rayons dans les circon-
stances qui viennent d'être rapportées celles qui résultent de la réflexion
totale dans le parallélipipède de Fresnel, on produit des phénomènes
d'interférence qui se manifestent toujours dans le spectre par des bandes
diversement situées; la distribution de la chaleur suit tous ces chan-
gements.

Ainsi l'on trouve toujours : 1** que des bandes d'interférence se mani-
festent dans toute l'étendue du spectre calorifique toutes les fois qu'il s'en
produit dans le spectre lumineux ; 2"" que, dans toute l'étendue du spectre
lumineux, les bandes lumineuses coïncident avec les bandes calori-
fiques.

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— 154 —

3* Diffraction produite par un bord rectiligne unique. — Nous avons, de
plus, étudié le cas le plus simple de la diffraction, celui où l'on produit des
franges par Tin terposi lion d'un écran terminé par un bord rectiligne : ce
phénomène étant nécessairement très-petit, son étude a présenté des diflS-
cultes assez grandes ; cependant nous avons obtenu des résultats intéres-
sants en produisant les frangQs dans des dimensions telles que le thermo-
mètre occupât la moitié de l'espace compris entre la première et la seconde
frange obscure, telles qu'on les voit avec un verre rouge. La position de la
limite géométrique de l'ombre avait été déterminée par un procédé parti*
culier.

Lorsque le thermomètre, d'abord situé dans l'intérieur de l'ombre,
pénètre graduellement dans l'espace éclairé, on observe qu'il commence à
monter avant d'atteindre la limite géométrique de l'ombre ; il continue à
monter rapidement en pénétrant dans la première frange brillante, atteint
un maximum vers le bord de cette frange voisin de la première frange
noire, puis descend d'une manière continue à mesure qu'il pénètre dans
l'espace éclairé pour atteindre bientôt un état stationnaire. Ainsi, dans le
lieu occupé par la première frange brillante, il existe une frange calori-
fique de diffraction dans laquelle la température est plus élevée que dans
les points où les rayons parviennent directement sans avoir été influencés
par l'écran.

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RECHERCHES
SUR LES INTERFÉRENCES CALORIFIQUES'

(Académie des Sciences, 27 septembre i8i7.)

Les expériences que nous allons rapporter ont été entreprises afin de
rechercher si les rayons calorifiques donnent lieu, comme les rayons
lumineux^ à des phénomènes d'interférence. Cette classe de phénomènes,
qui résulte des influences mutuelles que deux rayons exercent l'un sur
Tautre et en vertu desquelles ces rayons peuvent s'ajouter ou se détruire
mutuellement, acquiert une importance considérable par les conséquences
qui en résultent relativement à la nature de l'agent qui les produit. Ce
sont, en efifet, ces phénomènes qui ont conduit à abandonner la théorie de
l'émission de la lumière, et à considérer celle-ci comme constituée par des
mouvements ondulatoires se propageant dans un fluide universellement
répandu.

Les analogies nombreuses révélées par l'expérience entre les pro-
priétés des rayons calorifiques et celles des rayons lumineux, ont amené à
étendre l'idée des mouvements ondulatoires aux rayons calorifiques. Cette
manière de voir est généralement admise aujourd'hui, et cependant elle
n'est fondée que sur des analogies, car aucune des propriétés observées
jusqu'ici dans les rayons calorifiques ne révèle en eux une nature ondula-
toire. L'existence de phénomènes d'interférence serait décisive dans cette
question et fournirait à la théorie de la chaleur rayonnante une base aussi
solide que celle sur laquelle repose la théorie de la lumière.

4. En commun avec M. H. Fizeau. —Nous devons à M. Fizeau de pouvoir donner le texte et les
ûgures de ce mémoire qui n'a pas été publié.

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— 136 —

La recherche de phénomènes d'interférence dans les rayons calori-
fiques devait, en outre, jeter un grand jour sur la question distincte de la
précédente et également importante, celle de savoir si la chaleur rayon-
nante et la lumière doivent être considérées comme étant d'une nature
diiTérente ou identique. Les premières expériences de M. Melloni avaient
révélé des dilTérences considérables et même des oppositions entre les pro-
priétés des deux agents; ainsi des corps transparents pour la lumière
arrêtaient la chaleur, et des corps opaques la laissaient passer. Ces phéno-
mènes ne parurent explicables qu'en admettant une différence de nature
entre la chaleur et la lumière; toutefois, dans ces derniers temps, ce même
savant a fait de nouvelles expériences qui ont donné à la théorie con-
traire des résultats plus favorables. Dans ses derniers mémoires, il se déclare
même formellement partisan de la théorie de l'identité. On verra par la
suite de ce mémoire combien les résultats de nos expériences sont favo-
rables à cette manière de voir.

Si les interférences des rayons calorifiques n'ont pas encore été consta-
tées jusqu'ici, on doit en rechercher la cause dans les difficultés que pré-
sentent ces recherches, difficultés dont nous devons dire quelques mots,
afin d'expliquer la nécessité des dispositions qui ont été adoptées dans les
expériences. Il faut dire d'abord que les seules circonstances dans lesquelles
il nous ait paru possible de tenter cette étude sont celles dans lesquelles
les rayons lumineux interfèrent ; ainsi le procédé d'observation a consisté à
chercher quelle est la distribution de la chaleur dans les divers phénomènes d'inter-
férence de la lumière. Mais, l'on sait combien ces phénomènes sont délicats
à produire, puisqu'ils dépendent de quantités aussi petites que les lon-
gueurs d'ondulation, longueurs qui, pour les rayons situés au milieu du
spectre solaire, ne dépassent pas un demi-millième de millimètre. Les
alternatives de couleurs ou d'éclat et d'obscurité qui constituent les franges
d'interférence se produisent en général dans des points très-rapprochés
les uns des autres : ce sont de petits phénomènes qu'il faut observer de
près et souvent à la loupe.

L'intensité des rayons qui concourent à la production des franges est
encore une cause de difficultés ; la source d'où la lumière émane ne doit

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— 137 —

avoir que de petites dimensions et, par suite, l'intensité est nécessairement
très-limitée.

Ainsi les expériences devaient consister à comparer les élévations de
température produites par des rayons d'une faible intensité et dans des
points très- voisins les uns des autres.

Les instruments thermoscopiques que l'on emploie pour étudier l'ac-
tion calorifique de rayons trës-faibi£s, tels que le thermomètre différen-
tiel à air et la pile thermo-électrique de M. Melloni, ne pouvaient pas con-
venir dans ces circonstances; ces instruments présentent une surface trop
étendue, et il ne nous a pas paru possible d'en modifier la construction de
manière à les rendre propres à ces recherches.

Nous avons fait usage de thernwmètres à liquides auxquels on peut don-
ner des dimensions très-petites en leur conservant une grande sensibilité.

Les mouvements delà colonne étaient observés au microscope et mesurés
au moyen de divisions placées dans l'oculaire. Parmi plusieurs thermo-
mètres très-petits qui ont été essayés, le n° 5 s'est trouvé supérieur aux
autres; c'est celui qui a été employé pour les expériences rapportées dans
ce travail. (PI. III, fig. 5.)

Ce thermomètre est à alcool, le réservoir est sphérique et de 1""",1 de
diamètre ; la moitié de la surface sphérique a été couverte de noir de fumée ;
c'est sur cette surface que tombaient les rayons.

Malgré ses petites dimensions, l'instrument est encore très-sensible ;
pour l degré centigrade, la colonne parcourt une étendue d'environ 0",008,
et cette valeur est sensiblement la même pour plusieurs degrés successifs.

Lorsque l'on observe les mouvements de la colonne au moyen du
microscope, les indications de l'instrument acquièrent une délicatesse bien
plus grande.

Le micromètre placé dans l'oculaire étant divisé en dixièmes de milli-
mètre, on a placé au foyer du microscope, au lieu du thermomètre, une
échelle divisée, et l'on a trouvé qu'un demi-millimètre de cette échelle
occupait sensiblement 25 divisions de l'oculaire; or un degré occupant sur
la lige du thermomètre une étendue de 0'",008, on voit que chaque division
de l'oculaire parcourue par la colonne vaut 7^ de degré.

18

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— 138 —

La chaleur d'une bougie placée à une distance de 0'%50, sans écran
intermédiaire, produit dans la colonne un mouvement de 7 divisions.
L'instrument possède, en outre, la propriété de donner des indications dans
un temps trës*court. Dans nos expériences, le temps nécessaire pour que
la colonne parvint à son état stationnaire a toujours été compris entre
30' et 60'.

Pour apprécier ces faibles changements de température, il a fallu
garantir l'instrument des mouvements de Tair et de l'influence calorifique
de l'observateur. La figure 2 (PI. 3) représente la disposition adoptée.

Le thermomètre fixé sur un support (fig. 1) était placé en t dans une
enceinte en bois exactement close ; quatre ouvertures a, 6, c, d percées dans
les parois de cette enceinte étaient fermées avec des glaces.

Une lampe placée en L éclairait la tige de l'instrument à travers la
glace a qui était dépolie.

L'éclairement, dans ce cas, est bien meilleur; une lentille servait à
concentrer la lumière sur cette glace.

Par la glace b, on observait, au moyen du microscope M ; les rayons
soumis à l'expérience pénétraient à travers la glace c, rencontraient la
boule du thermomètre en t qui formait écran pour une partie d'entre eux
et sortaient par la quatrième glace d.

Dans ces expériences, il était nécessaire de connaître exactement la
position du thermomètre dans le phénomène lumineux soumis à l'examen ;
on a satisfait à cette condition en plaçant sur le trajet des rayons à leur
sortie de l'appareil d'abord une lentille m^ puis un écran blanc N à des
distances relatives telles qu'il se formait sur l'écran une image nette de la
boule du thermomètre; on pouvait ainsi observer sur l'écran la position
du thermomètre par rapport aux franges, comme si l'écran avait été placé
au lieu même occupé par le thermomètre.

Dans cette disposition, l'on voit que le thermomètre ne pouvait pas
être déplacé pour explorer les diverses franges; c'était, au contraire, le
système des franges qui était mobile et que l'on faisait passer sur la boule
du thermomètre.

Les élévations de température observées dans ces circonstances sont

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— 139 —

en général très-petites; parement elles atteignent ftO divisions et n'ont
jamais dépassé 50; ainsi, en général, elles sont inférieures à ^ de degré.
Pour des excès de température compris dans des limites aussi restreintes,
on doit regarder comme certain que les excès sont proportionnels aux
intensités des rayons qu'ils produisent; ainsi la mesure des élévations de
température donne immédiatement les intensités des rayons.

Si la température de l'enceinte où est placé le thermomètre pouvait
être maintenue parfaitement stationnaire, la mesure dont nous parlons
serait facile et certaine; mais il n'en est pas ainsi, et cette température
varie toujours un peu ; aussi la colonne thermométrique n'est jamais par-
faitement immobile ; elle est toujours animée d'un mouvement d*élévation
ou d'abaissement qui toutefois n'a jamais lieu que d'une manière lente et
uniforme.

Ce mouvement propre de la colonne tantôt s'ajoute au mouvement dû
à l'action calorifique des rayons, tantôt s'en retranche; mais comme il est
sensiblement uniforme, il est facile de rendre son influence nulle. Pour
cela, on fait deux observations : l'une par élévation, en admettant les
rayons; l'autre par abaissement en les interceptant. La demi-somme des
deux nombres obtenus est l'élévation de température due à l'action seule
des rayons.

Les phénomènes lumineux qui ont été soumis à ces moyens d'obser-
vation sont :

1* Les franges d'interférence produites au moyen de deux miroirs
inclinés l'un sur l'autre;

2** Les spectres à bandes obtenus en analysant par le prisme les phé-
nomènes d'interférence produits dans la lumière polarisée par les lames
cristallisées.

L'étude de la répartition de la chaleur dans ces spectres devait présen-
ter beaucoup d'intérêt ; car non-seulement elle devait permettre de décider
si les bandes alternativement brillantes et obscures que l'interférence y
produit sont communes au spectre lumineux et au spectre calorifique,
mais encore si les rayons calorifiques invisibles qui existent au delà de
l'extrémité rouge possèdent, comme la lumière, la propriété d'interférer.

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3» Enfin nous avons étudié également le phénomène de la diffraction
produite par un bord rectîligne unique. La doctrine des interférences
jouant un rôle important dans l'explication théorique de la diffraction,
cette étude se rattachait naturellement à notre sujet.

1** Franges (T interférence produites au moyen de deux miroirs inclinés l'un
sur Vautre. — Nous rappellerons seulement en quelques mots les conditions
dans lesquelles cet important phénomène se produit, afin de pouvoir expli-
quer les dispositions particulières que nos recherches ont rendues néces-
saires.

Lorsque l'on reçoit la lumière émanée d'une source lumineuse de
petites dimensions sur un système de deux miroirs plans inclinés l'un sur
l'autre sous un angle peu différent de 180% de manière à produire après la
réflexion un entre-croisement des rayons réfléchis par l'un et l'autre miroir,
on voit apparaître, dans le lieu de l'espace où les deux faisceaux se ren-
contrent ainsi, des lignes alternativement lumineuses et obscures, sensible-
ment rectilignes et parallèles entre elles lorsqu'on ne les observe que dans
une petite étendue.

Ces franges ont une largeur particulière dans chaque espèce de
lumière simple et sont d'autant plus resserrées que les rayons qui les pro-
duisent sont plus réfrangibles; il en résulte, lorsque l'on emploie la
lumière blanche, un phénomène compliqué de la superposition de tous les
systèmes de franges produits parles rayons simples de diverses couleurs.

Dans cette circonstance, les franges sont colorées d'une manière
variée et disposées symétriquement des deux côtés d'une frange blanche
centrale. Quelques essais nous ont bientôt fait voir que l'emploi de la
lumière blanche était nécessaire pour produire le phénomène avec l'inten-
sité convenable à l'étude thermbmétrique que nous voulions faire.

La grandeur des franges était une condition très-importante; il fallait
qu'elles fussent beaucoup plus larges qu'elles ne sont ordinairement
lorsque l'on produit le phénomène dans le but d'observer seulement les
interférences des deux faisceaux ou de mesurer les longueurs d'ondulation,
comme l'a fait Fresnel; car évidemment leurs dimensions devaient surpas-

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— m —

ser celles du thermomètre destiné à donner la température de leurs diverses
parties. Le raisonnement et l'expérience montrent que plusieurs éléments
influent sur cette grandeur; d'abord la distance, à laquelle on observe le
phénomène : plus on s'éloigne de l'appareil des miroirs et plus les franges
se dilatent^ mais en perdant de l'intensité ; en second lieu, la distance qui
sépare l'appareil des miroirs de la source de lumière : plus on diminue
cette distance et plus les franges se dilatent sans perdre d'intensité, mais
en devenant moins nettes; enfin l'angle que forment entre eux les deux
miroirs : plus cet angle s'approche de 180° et plus les franges sont larges.
Mais en augmentant la valeur de cet angle, on introduit une autre cause de
complication qui dépend de la diffraction que la lumière éprouve sur les
bords des miroirs; lorsque les deux miroirs sont presque dans le même
plan, les deux faisceaux ne se rencontrent que dans une petite étendue, et
la portion de chaque faisceau qui seule contribue à la formation des franges
est justement celle qui a été réfléchie sur le bord du miroir et, par consé-
quent, troublée dans sa marche par l'effet de la diffraction.

Si l'on remarque que la diffraction consiste surtout en des change-
ments considérables dans l'intensité des rayons et que le phénomène des
interférences exige pour se reproduire avec netteté une intensité égale
dans les deux faisceaux qui se rencontrent, on voit combien l'influence de
cette cause doit compliquer le phénomène des interférences. Nous avons
bientôt reconnu qu'il n'était pas possible de s'affranchir de cette difficulté
et en même temps de produire des franges d'une largeur convenable; il a
donc fallu renoncer à produire un système de franges et à placer successi-
vement le thermomètre dans ses diverses parties; les résultats obtenus
dans des circonstances aussi complexes eussent été peu utiles à la solution
de la question qui nous occupe.

Le moyen que nous avons employé et qui nous a donné des résultats
nets et réguliers est fondé sur les faits suivants :

Lorsque l'appareil des miroirs est bien réglé, la frange centrale
blanche est située juste au milieu de l'espace éclairé par les deux
faisceaux; dans cette position, les deux rayons qui se rencontrent se
sont réfléchis à des distances égales des bords des miroirs ; malgré la dif-

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— 142 —

fraction, ils ont donc la même intensité, ce qui est la condition la plus
favorable aux interférences.

Mais au lieu de la frange centrale blanche, on peut produire dans le
même lieu une frange d'un autre ordre sans changer sensiblement les
autres circonstances. Il suffit de mouvoir l'un des miroirs parallèlement à
lui-même d'une quantité très-petite; on établit ainsi une différence de
marche entre les deux rayons qui permet de faire passer successivement
les franges des divers ordres dans le même lieu; pour remplacer ainsi la
frange centrale par celles des premiers ordres dont l'étude promettait le
plus de résultats, le mouvement est si petit que les autres conditions
peuvent être regardées comme n'ayant pas sensiblement varié.

Dans le fait, nous n'avons fait que nous rapprocher de ce cas
théorique. Il est très-difficile de donner à l'un des miroirs un mouvement
tel qu'il reste parallèle à lui-même ; dans l'appareil dont nous disposions,
ce déplacement se compliquait d'un petit mouvement angulaire; mais en
se bornant à l'étude des deux ou trois premières franges, l'inconvénient
qui en résulte est insensible.

La disposition générale de l'expérience était la suivante : un faisceau
de lumière solaire était introduit horizontalement dans une chambre noire
et maintenu fixe au moyen d'un héliostat; afin d'avoir une plus grande
intensité, on a muni cet instrument d'un prisme dans lequel la lumière
subissait la réflexion totale.

Dans l'ouverture du volet de la chambre noire, le faisceau de lumière
rencontrait une lentille cylindrique biconvexe de 0'",01 de foyer et placée
verticalement; le foyer linéaire produit ainsi était la source de lumière.
A 0'",23 de la lentille se trouvait l'appareil des miroirs, disposé de manière à
produire une réflexion très-oblique. Ces miroirs étaient de petites glaces
parfaitement planes, noircies à leur seconde surface. Le thermomètre
placé au milieu de son enceinte et au devant du microscope était éloigné
des miroirs de 2'",68.

Entre les miroirs et le thermomètre, à 0'",/i8 de ce dernier, il y avait
une lentille cylindrique disposée de manière à contracter les franges dans
le sens de leur longueur, afin d'augmenter leur intensité. Au delà du ther-

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— 143 —

momètre, à 0°',33, les rayons rencontraient la lentille sphérique; enfin, à
1 mètre plus loin, l'écran blanc sur lequel venait se peindre Hmage du
thermomètre et des franges dans lesquelles il se trouvait plongé.

Comme les franges colorées ne présentent pas de point de repère bien
déterminé, on observait sur Técran en regardant à travers un verre rouge.
Dans ce qui suit, la position du thermomètre est rapportée aux franges
brillantes et obscures formées par les rayons rouges; mais c'étaient tou-
jours les franges produites par la lumière blanche qui étaient reçues sur
Tinstrument, excepté dans un cas dont nous parlerons plus loin.

L'observation a donné les résultats suivants :

Dans la première frange brillante ou centrale, la colonne du thermo-
mètre monte.

Dans la première frange obscure, elle redescend, mais d'une quantité
inférieure à celle dont elle avait monté dans la frange centrale.

Dans la seconde frange brillante, elle monte de nouveau, mais beau-
coup moins que dans la première.

Dans la seconde frange obscure, elle baisse, mais d'une manière à
peine sensible.

Dans la troisième frange brillante, elle continue à baisser d'une petite
quantité.

Il n'a pas été possible d'aller plus loin, et déjà pour ces dernières
franges le déplacement subi par le miroir trouble le phénomène d'une
manière sensible, car le thermomètre ne se trouve plus exactement au
milieu de l'espace où les deux faisceaux s'entre-croisent, et même l'entre-
croisement des faisceaux a changé par l'effet du mouvement angulaire dont
nous avons parlé. Mais pour les trois premières franges, le résultat obtenu
nous parait à l'abri de toute difficulté; les expériences ont été répétées à
plusieurs reprises avec quelques différences dans la disposition des pièces,
et le résultat a été très-régulièrement Je même ; en faisant passer successi-
vement sur le thermomètre les trois premières franges, on fait monter,
redescendre et monter de nouveau la colonne et le minimum correspond à
la frange obscure.

Le tableau suivant renferme les élévations de température observées

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sous rinfluence de ces diverses franges d'après la méthode rapportée plus
haut, et dans trois circonstances différentes. La série  a été obtenue avec
la disposition que nous venons de décrire : le thermomètre occupait envi-
ron le quart de la frange centrale. Pour la série B, on a dilaté ces franges
au moyen d'une lentille cylindrique divergente placée après les miroirs, ce
qui a produit une diminution d'intensité. Enfin la série C a été obtenue
dans les mêmes conditions que A, mais avec l'addition d'un verre rouge
qui ne laissait passer que les rayons les moins réfrangibles.

1"

4"

2«

2«

3e 1 POSITIONS

^ DU TBBRVOMfeTRB RAPPORTÉES

BRILLANTE..

1 AUX FRANGES ROUGES.

BRILLANTE

OBSCURE.

BRILLANTE.

OBSCURE.

CENTRALE.

À

35,2

9,2

20

49,2

47,5 Elévations de température

c

B

40,5

«,7
5,5

7
9,5

4,7
9,2

. ^ en divisions du micromètre

9 X

Plusieurs autres séries n'ont pu être obtenues d'une manière com-
plète par suite de quelques dérangements dans les appareils ou parce que
des nuages sont survenus pendant les expériences; mais ces résultats
incomplets nous ont néanmoins permis de contrôler les nombres précé-
dents et de nous assurer de leur exactitude.

On voit en comparant ces nombres, que les différences obtenues pour
les intensités calorifiques des premières franges sont trop considérables et
trop constantes pour que Ton puisse les attribuer à des erreurs d'observa-
tion ; les résultats fournis par le verre rouge montrent aussi que lorsque la
lumière est plus simple, ces différences sont plus sensibles; pour la série B,
il faut remarquer que la lentille divergente placée sur le passage des
rayons introduit une cause de complication par la dispersion qu'elle
exerce sur les rayons simples; les couleurs des franges en sont un peu
modifiées. Cependant, dans ce cas encore, les différences d'intensité calo-
rifique sont incontestables.

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— U5 —

Nous croyons pouvoir conclure de ces expériences : que dans le phéno-
mène des franges d'interférence produites avec l'appareil des miroirs, il existe des
franges calorifiques de dimensions semblables à celles des franges lumineuses; que
ces franges calorifiques paraissent être d'autant plus marquées que la lumière est plus
simple.

2' Spectres à bandes brillantes et obscures obtenus en analysant par le prisme
les phénomènes d'interférence produits dans la lumière polarisée par les lames cris-
tallisées. — Cette classe de phénomènes, qui se rattache à la découverte de
M. Arago sur les couleurs des lames cristallisées dans la lumière polarisée,
a été décrite avec détails dans un précédent travail. Rappelons seulement
en quelques mots les circonstances dans lesquelles ces phénomènes
prennent naissance et les principaux caractères qu'ils présentent.

Supposons que Ton ait formé par les procédés connus un spectre dans
lequel les radiations diversement réfrangibles soient assez séparées pour
que les raies se distinguent nettement : si l'on place sur le trajet du rayon
de lumière un système composé de deux polariseurs, dont les plans de pola-
risation soient parallèles ou perpendiculaires entre eux, et d'une lame biré-
fringente comprise entre les deux et dont la section principale soit située
dans l'azimut 45' par rapport à l'un de ces plans, on voit le spectre se cou-
vrir de bandes alternativement obscures et brillantes dont le nombre est
d'autant plus grand que la lame cristallisée est plus épaisse.

Ces bandes sont le résultat de l'interférence variable pour chaque
rayon simple des deux systèmes d'ondes, l'ordinaire et l'extraordinaire,
produits par la double réfraction dans la lame cristallisée.

Parmi les positions diverses que l'on peut donner à la lame et relatives
aux polariseurs, nous considérerons les trois suivantes :

l"" Les deux plans de polarisation parallèles entre eux et parallèles au
plan de la section principale de la lame. Dans ce cas, il n'y a qu'un seul
système d'ondes ; l'ordinaire. 11 n'y a donc pas d'interférence et le .spectre
ne présente aucune bande.

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— 146 —

2"* Les deux plans de polarisation parallèles entre eux, section princi-
pale de la lame à 45\ Dans ce cas, il y a deux systèmes d'ondes d'inten-
sités égales; c'est la condition la plus favorable pour manifester l'interfé-
rence; aussi les bandes sont-elles très-app.irentes, et le centre des bandes
obscures parfaitement noir.

3"" Les deux plans de polarisation à angle droit, section principale de
la lame h 45\ Ce cas ne diffère du précédent que par le fait du croisement
à angle droit des deux plans de polarisation. Cette circonstance produit
dans l'un des systèmes d'ondes un changement correspondant à la perte
d'une demi-ondulation; le spectre est alors complémentaire du précédent;
les bandes obscures remplacent les bandes brillantes, et réciproquement.

Dans nos expériences, nous avons employé comme lame biréfringente
des lames de gypse de différentes épaisseurs. Celle qui nous a paru la plus
convenable pour Tétude que nous nous proposions a 0"*"',83 d'épaisseur;
les spectres obtenus avec cette lame dans les trois cas précédents sont
représentés (fig. 3, pi. 3) en S, S', S^*. Celte partie de la figure représente
le spectre lumineux de A en H, depuis son extrémité rouge, où se voit la
raie A, jusqu'à son extrémité violette, où se voit la raie H.

Pour la recherche de la distribution de la chaleur dans chacun de ces
spectres, il fallait que le thermomètre occupât successivement toutes les
positions possibles, non-seulement dans la partie visible du spectre, mais
dans la partie moins réfrangible que le rouge où se trouvent les rayons
calorifiques obscurs. Le thermomètre étant nécessairement fixe dans son
enceinte et au devant du microscope, il restait à faire mouvoir le spectre
dans le sens de sa longueur. Cet effet pouvait être obtenu de deux manières
différentes, soit en tournant le prisme réfracteur autour d'un axe vertical,
soit en faisant subir au faisceau lumineux, à sa sortie du prisme, une
réflexion totale dans l'intérieur d'un second prisme qui seul serait mobile
autour d'un axe vertical; le premier moyen, que nous avons employé
d'abord, a le grave inconvénient d'altérer les dimensions du spectre et
même les distances relatives des rayons simples à chaque observation.

4. La réfraction était pro4pite par un prisme équilatère de flint dans la position du iniDimum
de déviation pour les rayons violets extrêmes situés au delà de la raie H.

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— 147 —

Celte complication^ très-nuisible surtout à l'étude de la partie obscure,
devait être évitée; nous avons donc préféré recourir au second moyen, à la
réflexion totale dans V intérieur d'un second prisme; car en faisant tourner ce
prisme réûecteur, on peut Taire tomber successivement sur le thermomètre
tous les points de la longueur du spectre, et dans ces mouvements le
spectre n'éprouve aucun changement dans ses dimensions ni dans les
distances relatives de ses diverses parties.

Il fallait de plus que Ton connût exactement la position du thermo-
mètre dans le spectre à chacune des observations successives. Pour toute
la parlie occupée par les rayons visibles, il suffisait d'observer cette posi-
tion sur l'écran extérieur, comme dans l'expérience des miroirs. Mais pour
ta partie occupée par les rayons obscurs^ l'observation devenait impos -
sible; nous avons employé l'artifice suivant :

Le thermomètre étant seulement à quelques centimètres de la paroi
antérieure de l'enceinte, le spectre était encore assez net au niveau de
cette paroi pour qu'on pût y distinguer les bandes et même les lignes
fixes; un écran composé d'une feuille do papier collée sur une glace étant
appliqué sur cette paroi, on y pouvait tracer au crayon ces bandes et les
lignes fixes de manière à relever un dessin exact du spectre visible. Ce
dessin étant obtenu, on traçait encore sur la paroi elle-même, à une petite
distance de la fenêtre, une ligne de repère verticale; enfin l'on amenait le
spectre dans une position telle que le thermomètre occupât le centre d'une
bande noire déterminée, la dernière du côté rouge, par exemple; rappor-
tant alors le dessin dans le spectre de manière à produire une superposition
exacte, on prenait la distance D de la bande 'à la ligne de repère. Lorsque
Ton avait déplacé le spectre de manière que le thermomètre se trouvât dans
la partie obscure, on obtenait une autre distance D'; la distance à laquelle
le thermomètre se trouvait de la dernière bande était donnée par la diffé-
rence D' — D.

Avec quelques précautions qu'il serait trop long de détailler, ce moyen
est susceptible d'une grande exactitude. 11 nous a permis de relever dans
chaque observation la position du thermomètre et de la rapporter au
.spectre visible.

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— U8 —

Passons mnintenant aux résultats observés.

Dans le premier des trois cas distingués plus haut, celui où la section
principale de la lame est parallèle aux deux plans de polarisation et où il n'y
a pas interférence, on observe ce qui suit :

L'action calorifique commence à être sensible dans les rayons situés à
l'extrémité du violet au delà de H ; son intensité va en croissant à mesure
que l'on pénètre dans le spectre visible en se rapprochant des rayons
rouges ; elle atteint son maximum dans les rayons extérieurs voisins de la
raie A, puis commence à décroître à mesure que l'on pénètre dans la partie
obscure et finit par être insensible à une distance de la raie A égale à celle
qui sépare cette raie de la raie E. Ce décroissement d'intensité dans la
partie obscure présente des particularités importantes; il a lieu d'une
manière irrégulière et présente plusieurs maximums et minimums. Parmi
ces derniers, l'un est une véritable lacune assez limitée, mais complète; on
l'a représentée en pdans la figure; elle a tous les caractères d'une ligne
fixe existant dans les rayons solaires obscurs, et nous nous sommes assu-
rés de son existence dans le spectre normal sans lame cristallisée ni pola-
riseurs. L'ensemble de ces résultats est représenté dans la figure par la
courbe ponctuée dont les ordonnées représentent les intensités des diverses
parties du spectre calorifique dans les circonstances où nous nous sommes
placés. Les indications du thermomètre, pour quelques points a, b^ c, cf....
sont données dans le tableau suivant :

«

h

c

d

e

f

9'

h

%

3

k

/

POSITIONS

DU THBRMOMàTRB.

4

6

20,6

36,6

58,6

n

40,6

47,6

31

0

23,6

0

Blévation de températare en
divisions du micromètre — — —

En tournant la lame cristallisée à /iS'', on passe au second cas, celui
dans lequel les bandes d'interférence se produisent. Alors, dans ce cas, si
l'on fait tomber successivement sur le thermomètre toutes les parties du
spectre calorifique, on voit la colonne thermométrique monter et redescendre

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— U9 —

alternativement un grand nombre de fois, aussi bien dans la partie obscure
que dans la partie lumineuse; d'où Ton doit conclure à r existence de bandes
aUernativement calorifiques et incalorifiques dans le spectre tout entier.

Dans la partie lumineuse, on trouve que le thermomètre monte lors-
qu'il est dans une bande brillante et redescend lorsqu'il est dans une bande
noire; ainsi les bandes calorifiques coïncident avec les bandes lumineuses.

11 était important de déterminer exactement la position des bandes
calorifiques dans la partie obscure; mais comme cette partie est constituée
(Inné manière irrégulière, cette détermination devenait difficile directe-
ment, car on pouvait confondre une bande d'interférence avec un mini-
mum normal de l'intensité calorifique. Pour obtenir cette détermination,
on a fait un grand nombre d'observations dans des points très-voisins les
uns des autres; pour chacun d'eux, on notait les indications du thermo-
mètre dans chacune des deux positions de la lame cristallisée à A5'' et à 0"".
On obtenait ainsi deux séries de nombres, l'une correspondante au cas où
l'interférence se produit, l'autre au cas où elle n'a pas lieu; en divisant
respectivement les nombres de la première série par ceux de la seconde,
on a une suite de rapports qui oscillent périodiquement de 0 à l'unité.
Les points pour lesquels ce rapport se rapproche le plus de 0 sont les
bandes non calorifiques et ceux pour lesquels il se rapproche le plus de
l'unité sont les bandes calorifiques.

La figure S' représente les positions que nous avons ainsi trouvées
pour les bandes situées dans la partie calorifique obscure de A en 0. Ces
bandes ont été par analogie représentées de la même manière que celles
qui existent dans la partie visible, l'accroissement de l'ombre représentant
alors la diminution de l'intensité calorifique.

Nous avons réuni dans le tableau suivant les rapports pour les points
occupés par les bandes calorifiques et par les bandes non calorifiques dans
la partie obscure et dans la partie visible du spectre :

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-- 150 —

BANDES

BANDES

RAPPORT

BANDES

BANDES

RAPPORT

non

CALORIFIQUES.

CALOBIFIQCBS.

r

non

CALORIFIQUES.

CALORIFIQUES.

T

b.

»

0

0

/.

0.998

c.

»

0

m.

»

0,079

d.

»

0

»

n.

0,847

e.

»

0,023

0.

»

0,134

r

•

0,032

)>

P-

0,673

9-

»

0,056

9-

j»

0,<97

»

h.

0,906

»

r.

0,«)32

t.

»

0,137

8.

»

0,230

»

j-

0,931

»

L

0,936

k.

»

0,068

Cette série n'est complète que pour la partie obscure, dans laquelle il
était Important de fixer la position des bandes. Pour la partie visible, cette
détermination n'a pu être faite que sur un certain nombre de bandes. Les
lettres b c... s et t correspondent à celles de la figure et indiquent la posi-
tion des bandes.

Les deux plans de polarisation sont à angle droit. La section princi-
pale de la lame est à li5^. Pour passer du cas précédent à celui-ci, il suffit
de tourner l'un des polariseurs de 90**; les bandes brillantes et obscures se
changent alors les unes dans les autres en donnant lieu à un spectre com-
plémentaire du précédent.

L'analyse thermométrique nous a fait reconnaître que le spectre calo-
rifique subit par l'effet de ce changement du plan de polarisation les
mêmes modifications que le spectre lumineux ; les bandes calorifiques ont
pris la place des bandes non calorifiques, et réciproquement, dans la partie
invisible aussi bien que dans la partie visible; par conséquent, dans cette
dernière partie, les bandes calorifiques coïncident exactement avec les
bandes lumineuses, comme dans le cas précédent. La figure S^ représente
cette nouvelle distribution de l'action calorifique dans toute l'étendue
du spectre.

Nous joindrons à ces résultats ceux que nous avons obtenus en
étudiant de la même manière deux autres phénomènes <Vun grand intérêt.

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— 161 —

«. Cristal de roche perpendiculaire à Faxe. — Tout restant disposé comme
dans les pr<^cédentes expériences, si l'on substitue à la lame de gypse une
lame de cristal de roche taillée perpendiculairement à l'axe et d'une
épaisseur suffisante, on voit également le spectre lumineux se couvrir de
bandes ; mais avec cette particularité qu'elles ne disparaissent pour aucune
position relative des deux plans de polarisation, et si l'on tourne d'une
manière continue dans le même sens l'un des polarisateurs, les bandes per-
sistent; mais on les voit se déplacer d'une manière continue en paraissant
parcourir toute la longueur du spectre.

Toutes ces apparences résultent des rotations différentes que le cristal
de roche imprime aux plans de polarisation des divers rayons simples,
lorsqu'il est traversé dans la direction de son axe; les lois expérimentales
de ces rotations ont été l'objet d'importantes recherches de la part de
M. Biot. Fresnel a découvert la cause de cette rotation elle-même : il a
montré qu'elle dépend d'une double réfraction particulière, la double
réfraction circulaire qui se produit le long de l'axe du cristal en donnant
naissance à deux systèmes d'ondes polarisés circulairement en sens contraire
et doués de vitesses inégales; par cette découverte, Fresnel a fait rentrer
ces faits curieux dans la classe des phénomènes d'interférence.

Nous dirons tout de suite que. dans cette circonstance, nous avons
encore constaté que le spectre calorifique est constitué dans toute son étendue
comme le spectre lumineux^ et que les bandes visibles coïncident avec les bandes
calorifiques.

p. tnfluence de la réflexion totale. — Nous avons enfin obtenu exactement
les mêmes résultats en étudiant de la même manière un cas dans lequel le
phénomène de la réflexion totale intervient pour modifier l'interférence ; le
cas que nous avons choisi est celui dans lequel on combine leparallélipipèdeà
deux réflexions totales avec une lame biréfringente^une lame de gypse, par exemple.
Le parallélipipède étant placé sur le trajet du rayon, entre la lame et le
second polariseur, dans un azimut tel que le plan commun des deux
réflexions totales coïncide avec le premier plan de polarisation et la lame
étant à 1x5'', les deux systèmes d'ondes à vitesses inégales dans la lame
biréfringente se trouvent transformés par Teflet des réflexions totales en

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— 152 —

deux systèmes polarisés circulairement en sens contraire. Cesl le cas du
cristal de roche; et en effet, le résultat final de Tinlerférence observé dans
le spectre présente les mêmes caractères, bandes toujours visibles, quelle
que soit la position du second plan de polarisation, mais mobile avec lui.
Aussi l'analyse thermométrique donne-t-elle exactement les mêmes résultats
que dans le cas du cristal de roche. Nous avons encore constaté que ces
phénomènes d'interférence calorifique produits par la double rëfi-action
disparaissent comme ceux de la lumière, lorsque Ton supprime Tun des
deux polariseurs entre lesquels est placée la lame cristallisée, ou tous les
deux à la fois. Nous n'avons pas cru nécessaire de varier davantage les
conditions d'interférence, les résultats obtenus dans les cas précédents
sont assez nelsetassez concordants pour permettre de prévoir avec certitude
ce qui arriverait dans toule autre circonstance.

Ainsi nous avons vu constamment : l"" des bandes d'interférence se mani-
fester dans toute l'étendue du spectre calorifique, toutes les fois qu'il s'en
produit dans le spectre lumineux; S"" dans toute l'étendue du spectre lumi-
neux, les bandes lumineuses coïncider avec les bandes calorifiques, en
d'autres termes, tous les rayons de réfrangibilités diverses qui composent
le spectre calorifique dans les circonstances décrites plus haut, sont capables
de produire des phénomènes d'interférence, et dans toute l'étendue du
spectre visible, l'interférence se manifeste simultanément dans les mêmes
points pour la lumière et pour la chaleur.

3" Diffraction produite par un bord rectiligne unique. Lorsque l'on place
sur le trajet des rayons émanant d'une source lumineuse de petites dimen-
sions, un écran terminé par un bord rectiligne, on donne naissance au phé-
nomène le plus simple de la diffraction. Ce phénomène consiste dans une
distribution particulière de la lumière vers la limite qui sépare l'espace
éclairé de l'espace obscur, distribution qui n'est nullement celle qu affecte-
raient des rayons se mouvant en ligne droite. Dans cette hypothèse, en effet,
la lumière devrait s'éteindre brusquement à la limite géométrique déter-
minée par une ligne droite passant par le point lumineux et rasant le bord
de récran ; au lieu de cette extinction brusque, on voit la lumière éprouver

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— 153 —

plusieurs changements d'intensité près de cette limite et décroître ensuite
graduellement en pénétrant dans l'intérieur de l'ombre géométrique. Ces
franges de diffraction sont nombreuses et alternativement brillantes et obs-
cures dans la lumière simple; dans la lumière blanche, elles sont colorées
et bien moins nombreuses, alors la première du côté de l'ombre est surtout
remarquable: elle est relativement large et plus brillante que le reste du
champ lumineux : c'est le phénomène tel qu'il se reproduit dans la lumière
blanche, que nous avons étudié avec le thermomètre ; dans la lumière
simple , l'intensité est toujours beaucoup trop faible pour produire dans
l'instrument des changements notables de température; l'expérience a été
disposée de la manière suivante :

Un faisceau de lumière fixé par l'héliostat était reçu sur une lentille
cylindrique à court foyer; l'axe étant placé verticalement, l'image linéaire
que ces sortes de lentilles produisent à leur foyer était prise comme source
rayonnante.

A 3 décimètres de la lentille, les rayons rencontraient un écran formé
d'une lame mince de métal, terminée par un bord vertical parfaitement
rectiligne; une vis microinétrique permettait de mouvoir lentement cet
écran dans son plan , de manière à faire avancer ou reculer, par degrés
insensibles, le bord rectiligne sans changer sa distance à la lentille; on
avait la possibilité de déplacer à volonté les franges de diffraction sans rien
changer à la nature du phénomène ; par ce mouvement, le thermomètre
étant fixe dans son enceinte et au devant de la lunette, c'étaient les franges
que Ton faisait mouvoir en déplaçant l'écran par degrés, et l'instrument
pouvait de cette manière occuper toutes les positions possibles par rapport
aux franges.Comme dans les précédentes expériences, une lentille cylindrique
placée devant le thermomètre augmentait l'intensité des franges en les
contractant ; la distance du thermomètre à l'écran était d'environ 3 mètres;
les positions du thermomètre par rapport aux franges ont été relevées
avec soin sur l'écran blanc. Pour plus d'exactitude, on regardait sur l'écran
avec un verre rouge; les franges sont alors plus nombreuses et plus
distinctes, et fournissent des points de repère mieux déterminés.

La figure k représente l'^cnect des franges vues avec le verre rouge

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— 154 —

et la grandeur relative de la boule du thermomètre. On voit que la figure
reproduit ce phénomène dans des dimensions plus grandes que celles qu'il
occupait, le diamètre de la boule tracée en T n'avait en réalité que i"*",! ;
la ligne ponctuée / est la limite géométrique de l'ombre; cette position
ne doit être regardée que comme une approximation , c'est une moyenne
entre cinq déterminations dont les écarts extrêmes sont marqués en m et n.
Voici ces distances en nombre ainsi que celles qui séparent les trois pre-
mières franges noires lorsque l'on observe avec un verre rouge ces distances
se rapportant au milieu des franges.

De la troisième frange noire à la deuxième 6

De la deuxième frange noire à la première 8,7

120 \

45 I

49,5 > 46,7

42,5 I

46,5 /

Moyenne 46,7

Pour obtenir cette détermination de la limite géométrique de l'ombre,
on place une lentille achromatique de manière à former, dans le lieu
occupé par le thermomètre, une image de la source rayonnante, on marque
la position de cette image par une ligne tracée sur l'écran blanc, on fait
ensuite mouvoir l'écran noir au bord duquel se produit la diffraction
jusqu'à ce que l'image de son bord coïncide exactement avec la ligne tracée
précédemment. D'après les lois de la réfraction pour les lentilles , cette
ligne est précisément la limite géométrique de l'ombre projetée par
l'écran.

En enlevant la lentille, le phénomène de la distraction apparatt, et
l'on peut relever la position des franges par rapport à cette limite. Ce
procédé théoriquement exact présente quelques difficultés pratiques que
nous n'avons pas pu éviter entièrement, et qui s'opposent à une détermi-
nation précise de la limite cherchée; cependant, malgré son incertitude,
cette détermination nous a paru présenter assez d'intérêt pour être
rapportée ici. Passons aux résultats obtenus.

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— 155 —

Lorsque le thermomètre, d'abord situé dans l'intérieur de l'ombre
très-loin de la première frange, pénètre graduellement dans l'espace
éclairé, on observe qu'il commence à monter à une grande distance de
celle frange et avant d'atteindre la limite géométrique de l'ombre; il con-
tinue à monter rapidement en pénétrant dans la première frange brillante,
atteint un maximum vers le bord de cette frange voisin de la première
frange noire, puis descend d'une manière continue, à mesure qu'il
pénètre dans l'espace éclairé, pour atteindre enfin un état stationnaire vers
la quatrième ou cinquième frange noire ; la courbe de la figure ù repré-
sente l'ensemble de ces résultats ; la grandeur relative du thermomètre est
représentée en T. On voit, d'après cette grandeur, que la figure représente
le phénomène lumineux amplifié.

Les franges représentées sont celles que l'on obtient en interposant
un verre rouge sur le trajet des rayons, mais les résultats se rapportent à
la lumière blanche ; cette courbe a été tracée d'après deux séries d'expé-
riences assez concordantes dans lesquelles les températures ont été prises
dans des points très-rapprochés.

Le tableau suivant renferme quelques-uns des nombres obtenus indi-
quant la position du centre du thermomètre.

éLéVATlON

ELEVATION

de température en dirisions

de température en diTÏaions

n-\-n'
do micromètre ^-^ —

du micromètre ^^ —

a.

4,6

A

33,5

b.

3

9*

S9

c.

Î0,5

h.

«7,5

d.

34

i.

Î5,5

e.

37

y-

84,5

. Nous avons aussi fait l'expérience avec le verre rouge ; mais dans ce
cas l'intensité calorifique est réduite à peu près au tiers de ce qu'elle était
avec la lumière blanche, les différences de température deviennent alors
trop petites pour donner des résultats bien certains ; cependant, dans ce

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— 156 —

cas encore nous avons reconnu, d'une manière indubitable, Texistence
d'un maximum de chaleur dans la première frange brillante près de la
première frange obscure.

On peut conclure de ces expériences que dans le phénomène de la
diffraction produite par un bord rectiligne avec la lumière, blanche, la
chaleur présente une distribution analogue à celle de la lumière, et que,
dans le lieu occupé par la première frange brillante des rayons rouges, il
existe une frange calorifique de diffraction ^ dans laquelle la température est
plus élevée que dans les points auxquels les rayons parviennent direc-
tement sans avoir été influencés par Técran.

REMARQUES SUR LES EXPÉRIENCES PRÉCÉDENTES.

Avant de résumer les résultats obtenus dans ces expériences, il con-
vient d'examiner une cause de complication inhérente au mode d'observa-
tion et d'apprécier son influence ; on a vu que toutes les expériences qui
viennent d*étre rapportées ont été faites en employant les rayons solaires
et que toujours ces rayons avaient à traverser des écrans de verre avant
de parvenir au thermomètre, dans le cas des lames cristallisées où les
rayons devaient être polarisés; il y avait en outre sur le trajet des rayons une
certaine épaisseur de spath calcaire et une lame de gypse ou de cristal de
roche. Or, il résulte des recherches de M. Melloni sur l'absorption des
rayons de chaleur par les écrans de différentes matières que, dans de sem-
blables circonstances, les divers éléments qui constituent la chaleur solaire
subissent des absorptions importantes ; considérés dans un spectre pour la
formation duquel on n'aurait employé aucune autre substance que le sel
gemme, ce sont les rayons les moins réfrangibles situés dans la région
obscure qui subissent l'absorption la plus forte par le fait de l'interposition
de ces écrans, l'absorption est même totale pour ceux qui occuperaient
l'extrémité de cette région; il résulte également des recherches du même
auteur que ces rayons obscurs peu réfrangibles qui accompagnent la
lumière solaire et qui sont arrêtés par les écrans de verre de spath.

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— 157 —

doivent être assimilés aux rayons calorifiques émis par les corps dont la
température est peu élevée *.

Ce rapprochement, qui parait très-légitime, est fondé sur la similitude
des absorptions que ces deux espèces de rayons éprouvent dans leur pas-
sage à travers différentes substances. Ainsi ce n'est pas sur la totalité des
éléments de la chaleur solaire que les expériences précédentes ont porté;
certains rayons ont été absorbés par les milieux qull a fallu placer sur
leur trajet pour produire le phénomène des interférences , et ont ainsi
échappé aux recherches. Telle est réellement la seule influence fâcheuse
que l'absorption de la chaleur par les écrans ait exercée sur les résultats;
certains autres rayons ont été sans doute modifiés dans leur intensité
par la même cause , mais en considérant Tensemble des expériences, on
voit que ces modifications d'intensité sont de peu d'importance et que les
faits observés ne sont pas de nature à être expliqués par une semblable
influence.

aésuifé.

Les expériences qui précèdent peuvent être rapportées à deux caté-
gories distinctes.

La première comprend les expériences faites sur les spectres à bandes
d'interférence que l'on obtient en analysant par le prisme les effets
produits dans la lumière polarisée par les lames cristallisées douées de la
double réfraction.

i. Nous avons fait querques tentatives pour substitaer à la chaleur solaire celle d'un fil de
platine maintenu incandescent par le passage d'un courant électrique, et nous avons trouvé cette
source de chaleur beaucoup trop faible pour les moyens thermométriques que nous possédions; ce
n'est qu*à la distance de O^'S du fil de platine que le thermomètre commençait à être infiuencé
d'une manière sensible, les rayons n'ayant ë traverser aucun écran, et pour produire les phéno-
mènes d'interférence avec des dimensions convenables, il aurait fallu s'é'oigner de la source rayon*
naote d'environ 3 mètres; dans le cas où le fil est simplement chaud sans être lumineux, son
rayonnement est moins sensible encore. On voit combien nous sommes loin de pouvoir faire ces
expériences dans de semblables conditions, et quel degré de sensibilité il faudrait donner aux instru-
naents pour que ces expériences devinssent possibles.

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— 158 —

Dans ces circonstances le résultat de Tinterférence est rendu indépen-
dant du mélange des rayons de réfrangibilités différentes et se manifeste
d'une manière distincte et séparée pour chacun d'eux; ce sont des expé-
riences faites sur des rayons simples.

La seconde comprend l'étude des franges obtenues avec l'appareil des
miroirs et celle de la diffraction produite par un bord rectiligne. Dans ces
deux cas, les phénomènes sont troublés par la superposition des effets dus
aux différents rayons et l'on n'observe que des résultats complexes.

Cependant on va voir que les résultats obtenus dans ces circonstances
sont d'accord avec les précédents lorsque l'on a égard au mélange des
rayons simples.

Les expériences de la première catégorie montrent que tous les rayons
qui composent le spectre calorifique dans la région lumineuse comme dans la région
obscure ont la propriété d'interférer et que dans la région lumineuse les interférences
se manifestent simultanément aux mêmes points pour les rayons lumineuco et pour
les rayons calorifiques; c'est ce qui résulte de l'existence des bandes calori-
fiques dans toute l'étendue du spectre et de leur coïncidence avec les
bandes lumineuses dans la région des rayons visibles.

Ainsi, en ne considérant d'abord que les éléments de la chaleur qui
existent dans la région lumineuse, on voit que les interférences ne révèlent
aucune différence de propriété entre les rayons lumineux et calorifiques et
que, sous ce rapport, ces deux ordres de rayons se confondent entière-
ment ; tout se passe comme si chaque rayon, séparé par la réfraction, était
simple et unique et doué de la double propriété d'échauffer les corps et
d'impressionner notre œil.

Cette étroite liaison des deux ordres de phénomènes s'est montrée
dans tous les cas d'interférences qui ont été étudiés dans le spectre, et
toujours avec la même évidence; on doit donc regarder ce fait comme
général , et admettre que, dans toutes les circonstances où les rayons
lumineux interfèrent, la même connexion se maintient et que toujours la
chaleur est liée inséparablement à la lumière.

Si nous considérons maintenant les autres éléments de la chaleur qui
constituent la partie obscure du spectre, on voit qu'ils ne diffèrent des

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— 159 —

précédents qu'en ce qu'ils ont été moins réfractés par le prisme et qu'ils
sont invisibles, mais comme eux ils sont susceptibles d'interférer en don-
nant lieu à des bandes disposées d'une manière semblable et faisant suite
à celles des rayons visibles d'une manière non interrompue.

Ainsi sous le rapport des interférences ces rayons ne diffèrent pas
plus des rayons visibles que ceux-ci ne diffèrent entre eux.

Au point de vue de la théorie des ondulations, on considère les rayons
rouges comme ne différant essentiellement des rayons violets, plus réfran-
gibles^ que par les longueurs d'ondulations plus grandes ; de même on doit
considérer ces rayons obscurs comme ne différant des rayons visibles que
par les longueurs plus grandes de leurs ondulations.

A ce point de vue le spectre calorifique doit être considéré comme
composé de rayons simples inégalement calorifiques, les uns visibles, les
autres invisibles et doués chacun d'une longueur d'ondulation particulière
et d'autant plus grande que la réfrangibilité est moindre; ceux qui sont
visibles ^constituent le spectre lumineux et ont pour longueur d'ondulation
les longueurs mesurées; pour ceux qui sont invisibles, les longueurs sont
plus grandes encore que celles des rayons rouges et d'autant plus que
l'on considère un point plus éloigné de ces derniers.

Ainsi, sous ce rapport, les éléments de la chaleur sont plus dissem-
blables encore que ceux de la lumière.

Si on se reporte aux expériences de la seconde catégorie, on verra
combien elles sont d'accord avec ces résultats et ces déductions ; ces expé-
riences montrent en effet, aussi bien dans les cas des franges obtenues
avec l'appareil des miroirs que dans celui de la disposition produite par
un bord rectiligne, qu'il existe toujours des bandes calorifiques analogues
aux bandes lumineuses et que le phénomène est d'autant plus marqué que
l'on se rapproche davantage du point où le mélange des rayons n'influe
pas sensiblement pour troubler le phénomène lumineux ; dans le cas des
miroirs, c'est dans le voisinage de la frange centrale blanche , pour la dif-
fraction c'est près de l'ombre géométrique, dans la première frange blanche,
que l'existence des franges calorifiques a pu être constatée.

C'est dans ces mêmes rayons que les franges lumineuses se produisent

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— 160 —

aussi de la manière la plus distincte; aussitôt que Ton s*en éloigne le phé-
nomène se trouble d'autant plus que la lumière est composée d*un plus
grand nombre de rayons simples. Chaque rayon, en effet, donne lieu à des
franges d'une largeur particulière et d'autant plus grande que la largeur
d'ondulation est plus considérable. D'après ce qui précède, il en doit être
de même pour la chaleur, et même le trouble que le mélange des rayons
apporte dans ces phénomènes doit être plus sensible, puisque les éléments
de la chaleur sont plus nombreux encore que ceux de la lumière et que
la longueur de leurs ondulations varie dans des limites plus étendues.

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LONGUEURS D'ONDES
DES RAYONS CALORIFIQUES

(Société Philomathique, 11 décembre 1847 i )

M. FizEAu fait une communication relative aux longueurs d'ondes des
rayons calorifiques invisibles qui prolongent le spectre solaire au delà des
rayons rouges. La mesure directe de ces longueurs n'a pu être tentée
jusqu'ici et présenterait d'ailleurs les plus grandes difficultés ; l'auteur a
cherché à déduire cet élément de la considération des spectres à bandes
d'interférence qui ont été décrits et étudiés dans un précédent travail fait
avec M. Foucault sur les interférences des rayons calorifiques. Dans ce
travail, les auteurs ont constaté que les bandes d'interférence qui sillonnent
les spectres dans toute leur étendue sont communes à la chaleur et à la
lumière; ils ont trouvé, de plus, qu'il existe des bandes semblables dans
la partie invisible du spectre située au delà du rouge, et ont fixé la position
de ces bandes invisibles en mesurant leurs distances aux bandes visibles ;
la position de ces dernières a été fixée elle-même par rapport aux raies du
spectre. En considérant ces phénomènes, d'après les principes des inter-
férences posés par Fresnel, on trouve une relation entre les longueurs
d'onde de trois rayons, et le nombre des bandes qui les séparent ; ces lon-
gueurs ayant été mesurées très-exactement par Fraunhafër pour sept rayons

4. Voir ProcèS'Verbaux de la Soc, Philom,, 1847, p. 408; — Vinslitut.

S4

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— 162 —
du spectre B, C, D, E, F, G, H, on peut introduire dans la formule ces
valeurs pour deux rayons ; elle donne alors la longueur d'onde d'un rayon
en fonction du nombre des bandes que l'on peut compter dans le spectre
entre ce rayon et l'un des deux pour lesquels celte valeur est regardée
comme connue.

La position des bandes calorifiques invisibles n'a pu être étudiée que,
dans le cas où l'interférence est produite au moyen d'une lame cristallisée
parallèle à l'axe placée entre deux polariseurs; dans cette circonstance, il
entre dans le calcul un élément qui présente de l'incertitude, c'est la dis-
persion de double réfraction. Cet élément n'a pu être introduit qu'au
moyen d'une hypothèse que l'auteur regarde comme suffisamment justifiée
par les résultats obtenus lorsque l'on applique la formule aux rayons pour
lesquels la longueur d'onde est connue, la concordance étant alors très-
satisfaisante. Pour que cette cause d'incertitude pût influer sur les nombres
trouvés» il faudrait admettre des anomalies extraordinaires et peu probables
dans la dispersion des rayons de chaleur invisible.

L'auteur donne les résultats du calcul pour les points principaux de
la région obscure ; ceux qui présentent un maximum, un minimum ou une
raie ; parmi ces nombres, nous rapporterons les suivants : ce sont des mil-
lionièmes de millimètre; la longueur pour le violet extrême U était,
d'après Fraunhofër, 393, et pour le rouge B, 688; on trouve pour les
rayons calorifiques invisibles, 1 011, 1 196, 1 320, 1 445; ce dernier nombre
correspond au point occupé par une raie remarquable ; pour un point plus
éloigné : 1 7&5; enfin, pour la limite de la chaleur sensible, lorsque le
spectre est formé au moyen d'un prisme de flint : 1 9li0.

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SUR QUELQUES PHÉNOMÈNES
DE LA VISION AU MOYEN DES DEUX YEUX*

(Société Philomathique, 16 déceaibro 1848 <.)

Parmi les questions intéressantes de la physiologie optique, celles qui
se rattachent à la vision au moyen des deux yeux peuvent être placées au
premier rang; elles comprennent le problème si délicat de la vue simple
avec le concours de deux appareils distincts, et l'étude de quelques faits
qui sont l'objet spécial de ce travail , et qui peuvent servir à éclairer les
théories proposées sur le premier sujet.

Ce sont les phénomènes sensitifs nés de l'ébranlement simultané des
rétines des deux yeux, ou d'une portion des éléments correspondants de ces
rétines par des rayons lumineux doués de réfrangibilités, c'est-à-dire au
point de vue physiologique, de colorations différentes.

Avant de présenter les résultats de nos recherches, faisons observer
que si les deux champs visuels sont éclairés par des rayons identiques pour
chacun d'eux, mais différents de l'un à l'autre, plusieurs cas peuvent se
présenter relativement à Timpression produite sur le sensorium.

S'il n'existe pas de rapport intime entre les éléments de l'une des
rétines et ceux de l'autre dans l'encéphale, deux sensations parfaitement
distinctes pourront être perçues à la fois, ce sera un phénomène compa-

4. En commun avec M. J. Regnauld.

2. Voir Procès-verbaux de la Société PlUlomalhique, ^848, p. 72; Vlmiilut, 4 janvier 4849.

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— 164 —

rable à celui qui résuite de l'immersion d'une main dans l'eau à 0^ et
de la seconde dans un liquide porté à une température élevée; il y a évi-
demment dans cette circonstance deux modifications dissemblables des
appareils nerveux périphériques, puis deux ébranlements différents du
sensorium.

Mais si d'un même point du cerveau s'irradient deux agents de trans-
mission qui se rendent à des éléments correspondants des deux rétines,
plusieurs phénomènes sensitifs sont encore possibles.

Lorsque l'impression produite sur l'une des rétines arrivera seule
jusqu'au sensorium, il n'y aura qu'une sensation chromatique, correspon-
dant aux rayons qui affectent cette dernière. Dans le cas où la prépondé-
rance de la première membrane nerveuse est remplacée après un certain
temps par celle de la seconde, l'observateur recevra successivement les
impressions procédant des rayons de réfrangibilités différentes qui agissent
sur les écrans sensibles.

Enfin, dans la même hypothèse, s'il arrive que la puissance et l'acti-
vité des deux organes visuels soient égales, la même partie de l'encéphale
reçoit au même instant deux ébranlements , et la sensation éprouvée doit
être la résultante des deux impressions simultanées; exactement de la
même manière que cela se passe quand chaque élément de l'une des
rétines reçoit deux ébranlements différents; il naît de là, comme on sait,
une sensation mixte essentiellement distincte de celle qui résulterait de
l'une ou de l'autre des impressions prises isolément.

Nous nous sommes servis dans nos recherches de verres colorés
transparents lorsqu'il s'agit d'éclairer en même temps toute l'étendue des
champs visuels, et du stéréoscope de M. Wheatstone quand nous voulions
impressionner des portions correspondantes des deux rétines.

Ces prémisses étant posées, nous résumerons dans les propositions
suivantes les principaux faits relatifs à notre sujet.

Les deux champs visuels étant éclairés à la fois par des rayons colorés
différents, jamais on ne perçoit au même instant deux sensations distinctes.
La première hypothèse sur les relations existant entre l'encéphale et les
deux rétines doit donc être rejetée d'une manière absolue.

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— 165 —

Lorsque les deux champs visuels reçoivent en même temps les impres-
sions produites par des rayons colorés dissemblables, il existe chez tous
les hommes une tendance, presque irrésistible dans Torigine, à ne se servir
que de Tun des yeux, et une puissance abstractive (tenant probablement à
une cause psychique), en vertu de laquelle l^ébranlement engendré sur
une des membranes nerveuses cesse d'être transmis au cerveau.

Notons ici que cette faculté doit certainement exister à un plus haut
|)oint de développement chez un grand nombre d'animaux occupant divers
degrés de la série qui , par la disposition anatomique de leurs organes
optiques , embrassent continuellement deux images différentes dans leurs
champs visuels.

•Si Ton éclaire un des yeux par des rayons rouges et l'autre par des
rayons bleus, dans les premiers moments de l'observation une seule des
impressions est perçue, et un des yeux reste complètement inactif, tandis
que l'autre jouit de toutes ses propriétés. Après un temps variable, les
rôles sont intervertis, l'œil actif devient inerte, les interversions se renou-
vellent ainsi plusieurs fois, et, dans le cas cité, on éprouve successivement
la sensation du rouge et puis celle du bleu.

Mais en donnant à l'observation une durée suffisante, il arrive con-
stamment que les alternatives cessent et que l'on perçoit une sensation
mixte, celle du violet dans l'exemple que nous avons choisi.

La sensation mixte perçue n'est toutefois pas celle qui résulterait de
l'interposition des deux verres devant un seul œil ; mais elle est identique
avec celle que Ton ferait naître en dirigeant deux faisceaux de lumière
blanche à travers les verres colorés et les faisant par réflexion concourir
et se superposer dans le même organe visuel.

Nous n'insisterons pas sur cette remarque portant sur un point dont
la réalité ne saurait être contestée; si nous la mentionnons, c'est qu'elle
nous semble aussi expliquer l'erreur de quelques auteurs qui ont nié que
la recomposition des teintes pût s'opérer par le procédé qui nous occupe,
précisément parce qu'ils cherchaient à obtenir un résultat irréalisable.

Nous avons constaté une observation déjà faite par Helcker * et que

^ Miillefs Archiv.^ 1836, p. 60.

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— 166 —

nous allons indiquer. La superposition des impressions colorées s'opère
souvent d'une façon irréguliëre dans le champ de celui des yeux qui
perçoit nettement; à un instant donné apparaissent des taches plus ou
moins étendues qui se couvrent de la couleur correspondant aux rayons
arrivant à l'œil qui semble inerte.

Il résulte de ce fait qu'il existe des portions de la rétine, de formes
irrégulières, qui ont une sensibilité faible ou nulle. Les parties correspon-
dant aux taches doivent être considérées comme totalement privées,
au moment de l'expérience, de la faculté de recevoir les impressions
lumineuses.

Il paraît probable a priori^ d'après cette expérience, que la portion des
rétines désignée sous le nom de punctum cœcum doive être constamment
mise en évidence par ce genre d'observation, puisque les éléments des
rétines qui occupent leur étendue ne se correspondent pas. Il n'en est pas
ainsi, et nous pensons que l'on peut se rendre compte du phénomène eo
admettant que les punctum cœcum ^ peu sensibles aux impressions directes,
reçoivent avec une grande facilité les ébranlements que leur transmettent
les éléments nerveux qui les avoisinent. Cette expérience confirme du
reste un résultat analogue déjà obtenu par M. D. Brevrster au moyen d'une
autre méthode.

Nous avons constaté que Tinsensibilité de quelques portions des rétines
n'est pas permanente, ce qui est indiqué par le déplacement et le change-
ment d'étendue des taches; que l'on peut faire naître à volonté des taches,
c'est-à-dire suspendre l'activité d'une portion limitée de la rétine par
divers moyens, et surtout en l'impressionnant par une vive lumière. La
durée de l'inertie est alors généralement proportionnelle à l'intensité on à
la durée de l'ébranlement qui l'a engendrée.

La recomposition des teintes dans les expériences citées peut s'opérer
avec plus ou moins de facilité, suivant les individus, et d'après certaines
conditions dont nous avons reconnu l'influence dans ces phénomènes
physiologiques.

Si au lieu de considérer un champ très-étendu uniformément éclairé
et ne présentant aucun détail capable de fixer l'attention, on trace sur ce

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— 167 —

champ une figure quelconque, Tactivité des deux yeux est excitée en même
temps et la sensation mixte naît avec une grande facilité.

11 est évident alors que la tendance de l'un des, appareils visuels à se
distraire dans ce mode d'impressionnement anormal est combattue par la
puissance de l'attention.

Cette condition se trouve naturellement remplie quand on se sert du
stéréoscope de M. Wheatstone et que l'on présente aux yeux deux cercles
diversement colorés.

Nous sommes arrivés, en faisant usage de cet appareil, à des résultats
que nous avons répétés avec un grand nombre de personnes: ils sont entiè-
rement opposés à ceux que ce physicien a énoncés.

La recomposition des teintes, au moyen de deux impressions diffé-
rentes, est un fait nié par M. Wheatstone, et dont nous affirmons la réalité ;
la dernière expérience que nous avons tentée doit être considérée d'ailleurs
comme sa confirmation la plus absolue et la plus frappante.

Si deux rayons colorés, capables en arrivant sur un écran blanc de
produire une teinte mixte, font naître la même sensation en arrivant isolés
sur les éléments correspondants des rétines, il nous a semblé fort probable
que deux rayons colorés complémentaires, c'est-à-dire susceptibles d'en-
gendrer la lumière blanche par leur rencontre, devaient produire la sensa-
tion du blanc en ébranlant les portions correspondantes de la membrane
sensible.

Pour constater la possibilité de cette recomposition, nous devions
nécessairement agir sur des teintes complémentaires naturelles; c'est ce
que nous avons fait en adoptant la disposition expérimentale suivante.
Nous avons annexé à l'appareil de M. Wheatstone deux miroirs plans formant
un angle dièdre variable dont l'arête verticale est placée symétriquement
par rapport à celle des deux glaces du stéréoscope. Les montants verticaux
portant les coulisses destinées à faire glisser les images ont été percés de
deux larges orifices circulaires. Dans les coulisses, nous plaçons deux
glaces sur lesquelles sont collés deux écrans circulaires de papier blanc
de même grandeur et d'un diamètre moindre que celui des orifices pra-
tiqués aux montants.

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— 168 —

Au moyen des phénomènes de polarisation chromatique, nous obte-
nons deux larges faisceaux cylindriques offrant des teintes complémentaires,
nous les dirigeons horizontalement de manière qu'ils se réfléchissent
sur nos miroirs plans; ils traversent les glaces des coulisses qui
restent obscures, mais se réfléchissant irrégulièrement sur les écrans
circulaires plans, ils donnent deux disques lumineux exactement iden-
tiques quant à la forme et à l'étendue, qui deviennent les images que Toq
amène par le stéréoscope à tomber sur des éléments correspondants des
rétines.

La disposition des appareils polarisateurs permet de passer par une
série de teintes complémentaires nombreuses, de faire varier en même
temps l'intensité des deux images colorées et de modifier l'intensité de l'une
ou de l'autre des images isolément.

Voici les résultats physiologiques constatés :

Lorsque les éléments correspondants des deux rétines sont impres-
sionnés en même temps par les images des deux disques de teintes com-
plémentaires, les alternatives d'activité ou d'inertie de l'un des yeux se
manifestent généralement au début de l'expérience, et l'on perçoit tantôt
l'une des teintes, tantôt sa complémentaire; mais après quelques instants,
nous avons constaté, sur nous et sur d'autres observateurs, que Tonne voit
plus qu'un seul cercle blanc.

Quand les yeux sont en quelque sorte accoutumés à ce mode d'im-
pressionnement inusité, la tendance à la recomposition devient tellement
énergique chez quelques personnes, que l'on peut faire passer les écrans
par toute la série des teintes complémentaires que donne l'appareil sans
qu'il y ait sensation correspondant aux couleurs; on perçoit seulement la
lumière blanche.

Si on diminue l'intensité de Tune des couleurs l'autre restant constante,
la recomposition s'opère encore, mais le disque blanc paraît se teindre légè-
rement de la teinte dominante.

Lorsque l'intensité des rayons complémentaires varie de la même
manière pour les deux faisceaux, on observe que la recomposition se fait

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— 169 —

avec d'autant plus de facilité au début de Tobservation que leur intensité
est plus modérée.

Parmi les rayons complémentaires que nous avons essayés, la teinte
bleue sensible et le jaune se prêtent le mieux à Texpérlence et donnent
immédiatement la sensation du blanc. Nous pensons que ce dernier phé-
nomène tient à ce que l'accommodation des yeux étant la même pour ces
groupes de rayons, d'après les portions du spectre qu'ils occupent, les efforts
nécessaires à la recomposition sont par cela même beaucoup moindres.

Nous n'insisterons pas sur l'intérêt qui s'attache au phénomène que
nous venons d'énoncer. Bornons-nous à faire remarquer : Que jamais on
n'avait fait naître la sensation de la lumière blanche par deux impressions
chromatiques dans chacun des yeux ; — Que la sensation unique blanche
naissant de deux rayons complémentaires est tout à fait indépendante d'une
action réciproque de ces rayons en dehors de l'appareil visuel ; — Que les
impressions lumineuses produites sur les rétines conservent toutes leurs
propriétés jusque dans les profondeurs les plus intimes de l'encéphale.

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NOTE

SUR LA LUMIÈRE DE L'ARC VOLTAÏQUE

(Société Philomatliique, 20 janvier 1849.)

L'arc du charbon, qui est sans contredit le plus facile à manier, fournit
à l'analyse prismatique le plus curieux et le plus éblouissant spectacle.
Son spectre est sillonné, comme on sait, dans toute son étendue d'une mul-
titude de raies lumineuses irrégulièrement groupées; mais parmi elles on
remarque une ligne double située sur la limite du jaune et de l'orangé.
Celte double raie rappelant, par sa forme et sa situation, la raie D du
spectre solaire, j'ai voulu rechercher si elle lui correspondait; à défaut
d'instrument pour mesurer les angles, j'ai eu recours à un procédé par-
ticulier.

J'ai fait tomber sur l'arc lui-même une image solaire formée par une
lentille convergente, ce qui m'a permis d'observer à la fois superposés le
spectre électrique et le spectre solaire; je me suis assuré de la sorte que la
double ligne brillante de l'arc coïncide exactement avec la double ligne
noire de la lumière solaire.

Ce procédé d'investigation m'a fourni matière à quelques observations
inattendues. Il m*a d'abord prouvé l'extrême transparence de l'arc qui ne
porte à la lumière solaire qu'une ombre légère ; il m'a montré que cet arc,
placé sur le trajet d'un faisceau de lumière solaire, absorbe les rayons

4. Voir Procès -verbaux de la Soc. Philomathique, 4849, p. 46 ; VbisUlutj n*» 788; Bibliothèque
universelle de Genève, 1849, t. X ; Ann. de Ch. et de Ph. [3], l. LVIU, p. 476.

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— 171 —

D, en sorte que la dite raie D de la lumière solaire se renforce considéra-
blement quand les deux spectres sont exactement superposés. Quand, au
contraire, ils débordent Tun sur l'autre, la raie D apparaît plus noire qu'à
l'ordinaire dans la lumière solaire et se détache en clair dans le spectre
électrique, ce qui fait qu'on juge facilement de leur parfaite coïncidence.
Ainsi l'arc nous offre un milieu qui émet, pour son propre compte, les
rayons D, et qui, en même temps, les absorbe lorsque ces rayons viennent
d'ailleurs.

Pour faire l'expérience d'une manière plus décisive encore, j'ai projeté
sur l'arc l'image réfléchie d'une des pointes incandescentes du charbon qui,
comme tous les corps solides en ignition, ne donne pas de raies, et,
dans ces circonstances, la raie D m'est apparue comme dans la lumière
solaire.

Passant alors à l'examen des arcs fournis par d'autres matières, j'ai
presque constamment trouvé la raie D positive et à sa place, et j'ai constaté
qu'elle coïncide exactement aussi avec la raie brillante de la flamme de la
bougie.

Quand on emploie comme pôle des métaux qui ne font apparaître que
faiblement cette raie D, comme le fer et le cuivre, on peut toujours la faire
revivre avec une intensité extraordinaire en les touchant avec la potasse,
la soude ou l'un des sels formés de chaux ou de l'une de ces bases.

Avant de rien conclure de la présence presque constante de la raie D,
il faudra sans doute s'assurer si son apparition ne décèle pas une même
matière qui serait mêlée à tous nos conducteurs. Néanmoins ce phénomène
nous semble dès aujourd'hui une invitation pressante à l'étude des spectres
des étoiles, car si par bonheur on y retrouvait cette même raie, l'astro-
nomie stellaire en tirerait certainement parti.

J'ai tenté aussi de faire concourir ces différents arcs comme celui du
charbon avec la lumière solaire, et dans ces circonstances j'ai encore été
frappé de l'apparition de phénomènes imprévus. Pendant la coïncidence
de ces différents spectres, j'ai vu les raies électriques se détacher sur le
fond relativement uniforme du spectre solaire, de sorte qu'on pouvait
constater que, malgré l'apparence de leur disposition fortuite, elles possè-

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— 172 —

dent toutes la nuance que leur assigne la réfrangibilité; cette appréciation
se fait d'une manière sûre, car le terme de comparaison n*est pas loin.

Mais ce qui frappe surtout dans cette expérience, c'est que parmi les
raies électriques il en est qui possèdent une intensité absolue énormément
supérieure à celle du rayon solaire correspondant. Dans l'arc de l'argent
notamment, on trouve une raie verte pour ainsi dire ingrossissable par les
prismes et d'un éclat éblouissant. C'est une véritable source de lumière
simple, et comme cette raie est isolée, comme l'arc d'argent est transparent,
tranquille et durable, rien n'empêchera de rendre cette source de lumière
verte aussi intense qu'on voudra et de l'utiliser pour la démonstration de
phénomènes que la théorie seule indiquait jusqu'à présent. La photographie
nous servira à mesurer l'intensité extrême de ce beau rayon dont on
pourra constater aussi, sans aucun doute, l'action calorifique.

D'autres rayons très-intenses vont encore se localiser dans les diffé-
rentes parties de ces spectres et même aux extrémités, et il y a de grandes
chances pour y découvrir des raies isolées dont les rayons correspondants
ne peuvent être aperçus dans la lumière solaire.

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MÉTHODE GÉNÉRALE

POUR MESURER LA VITESSE DE LA LUMIÈRE

DANS L'AIR ET LES MILIEUX TRANSPARENTS.

VITESSES RELATIVES DE LA LUMIÈRE DANS l'aIR ET DANS l'eAL. PROJET
d'expérience sur la vitesse de PROPAGATION DU CALORIQUE RAYONNANT*.

(Académie des Sciences, 6 mai 1850.) ' ^

La nouvelle méthode expérimentale que je propose pour évaluer la
vitesse de la lumière se propageant à petite distance, est fondée sur remploi
du miroir tournant inventé par M. Wheatstone, et indiqué par M. Arago,
comme pouvant servir à attaquer ce genre de question. Le miroir tournant
associé à un appareil optique convenable permet en effet de constater, à
moins d'un trentième près, la durée du double parcours de la lumière à
travers une colonne d'eau de 3 mètres de longueur, et lorsqu'on se propose
d'opérer seulement dans l'air, une légère modification de cet appareil
permet d'atteindre à un degré de précision dont il n'est pas encore pos-
sible de préciser la limite. Une troisième modification, ayant pour but de
ménager beaucoup les pertes de lumière, servira, ainsi que j'ai pu m'en
rendre compte, à constater par des indications thermométriques que le
rayonnement calorique, jusqu'ici inséparable de la lumière, se propage aveè
la même vitesse.

Pour faire connaître ces expériences, j'aurai à décrire les diverses

4. Voir C.-fl. de VAc, des Se, t. XXX, p. 551.

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-^ 174 —

dispositions du système optique ainsi que la nouvelle machine qui me sert
à animer le miroir tournant d'un mouvement rapide et promptement
mesurable : on opère avec la lumière solaire; on le peut aussi avec la
lumière électrique.

Un fîiisceau de lumière directe pénétrant par une ouverture carrée
traverse presque aussitôt un réseau présentant onze fils verticaux de pla-
tine au millimètre; de là il se dirige vers une excellente lentille achroma-
tique à long foyer, placée à une dislance du réseau moindre que le double
de la distance focale principale. L'image du réseau tend à se former au
delà sous des dimensions plus ou moins amplifiées ; mais, après avoir tra-
versé la lentille, le faisceau tombe avant sa convergence en foyer sur la
surface du miroir tournant, et, entraîné d'un mouvement angulaire double
de celui du miroir, il forme dans l'espace une image du réseau qui se dé-
place avec une grande rapidité. Dans une portion assez limitée de son
trajet, cette image rencontre la surface d'un miroir concave ayant son
centre de courbure sur le centre de figure et sur l'axe de rotation du
miroir tournant, et pendant tout le temps qu'elle se promène à sa surface,
la lumière qui a concouru à la former rebrousse chemin et vient retomber
sur le réseau lui-même en une image d'égale grandeur. Pour observer celte
image sans masquer le faisceau d'origine, on place obliquement sur le
faisceau, auprès du réseau, entre lui et la lentille objective, une glace
parallèle, soit épaisse, soit mince, et l'on observe avec un puissant oculaire
les images déjetées sur le côté. Quand la glace est épaisse, les deux images
sont plus ou moins complètement séparées ; quand la glace est mince, elles
se recouvrent^en partie, et l'on choisit pour l'inclinaison de la glace sur le
faisceau un angle tel, qu'il y ait superposition des lignes noires équidis-
tantes dont elles sont sillonnées ; par ce moyen, l'on utilise les réflexions
des deux surfaces. Le miroir en tournant fait reparaître celte image à chaque
révolution, et si la vitesse du mouvement de rotation est uniforme, elle
reste immobile dans l'espace. Pour des vitesses qui ne dépassent pas trente
tours par seconde, ses apparitions successives sont plus ou moins distinctes,
mais au delà de trente tours, il y a persistance des impressions dans l'œil,
et l'image parait absolument calme.

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^s^^^i^mmm

— 175 —

Il est facile de démontrer que le miroir, en tournant de plus en plus
rapidement, doit déplacer cette image comme si elle était entraînée dans
le sens du mouvement. En effet, la lumière qui s'échappe entre les mailles
du réseau n'y revient qu'après avoir subi sur le miroir tournant deux
réflexions séparées par 1» durée de son double parcours du miroir tour-
nant au miroir concave. Or, si le miroir tourne très-vite, la durée de ce
va-et-vient, même dans une longueur restreinte de 4 mëlres, ne peut
passer pour nulle, et le miroir a le temps de changer sensiblement
de position, ce qui se trahît par un déplacement de l'image formée par le
rayon réfléchi au retour. Rigoureusement parlant, cet effet se produit dès
que le miroir tourne, même lentement; mais il ne devient observable que
quand il acquiert une certaine grandeur, et qu'on emploie pour le constater
des précautions particulières. Tous mes efforts ont tendu à rendre cette
déviation aussi apparente que possible.

Le principal obstacle à surmonter tient à ce que, dans un trajet aussi
compliqué, la lumière ne peut se reconstruire en un foyer bien net;
l'étranglement que le faisceau éprouve en se réfléchissant deux fois sur
le miroir tournant à très-petite surface, détruit nécessairement la netteté
de l'image et apporte dans ses contours un trouble absolument inévitable;
c'est pour cela qu'on à pris pour source de lumière les espaces linéaires
équidistants ménagés entre les fils d'un réseau très-fin. Bien que l'image
qu'on en obtient ne soit jamais nette, elle se présente sous la forme d'un
système de rayures blanches et noires semblables à des franges incolores
et dont chacune présente un maximum et un minimum de lumière bien
déterminé. Ainsi que les fils mêmes du réseau, ces espaces lumineux ou
obscurs sont distants les uns des autres de -^ de millimètre, et si, pour les
observer, on place dans l'oculaire un micromètre divisé en dixièmes de
millimètre les deux systèmes de lignes fonctionnent, par leurs déplacements
relatifs, à la manière du vernier, et permettent de saisir, sans équivoque,
dans l'image un déplacement de ^l^ de millimètre.

D'après la vitesse déjà connue de la lumière, avec un objectif de

2 mètres de foyer et en opérant sur un double parcours de 4 mètres, on

rouve qu'il ne faut pas donner au miroir une vitesse bien exagérée (6 à

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~ 176 —

800 tours) pour obtenir des déplacements de 2 et 3 dixièmes de millimètre.
Mais il est un moyen bien simple de doubler l'étendue des déviations, et
qui peut être utile en maintes circonstances ; j'y ai déjà eu recours plu-
sieurs fois, et je me suis assuré qu'il réussit. Il consiste à faire réfléchir,
comme l'indiqua Bessel, le faisceau lumineux du «miroir tournant sur un
miroir fixe auxiliaire placé tout près, et de celui-ci sur le miroir tournant
avant et après son excursion sur le miroir concave. On obtient ainsi, par
la considération de l'image virtuelle du miroir tournant dans le miroir
auxiliaire, le même effet que M. Arago a obtenu du concours de deux
miroirs tournant simultanément en sens inverse, avec cet avantage que le
miroir tournant et son image ont toujours des positions rigoureusement
symétriques, mais en subissant les inconvénients d'une notable diminulion
d'intensité et d'une augmentation du trouble de l'image.

Telle est la disposition de l'appareil optique qui m'a permis de constater
la propagation successive des rayons lumineux. Mes premières expériences
ont réussi dans l'air avec un miroir qui ne faisait pas plus de vingt-cinq à
trente tours par seconde, la longueur du double parcours étant de 4 mètres.

Pour les exécuter dans l'eau, il n'y a qu'à interposer entre le miroir
tournant et le miroir concave une colonne de ce liquide maintenue entre
deux glaces parallèles dans un tube métallique conique, intérieurement
verni au copal, afin que l'eau y demeure transparente et limpide, à prendre
les précautions nécessaires pour que les glaces terminales ne soient
pas forcées dans leurs montures, et pour obvier à l'inconvénient de
l'allongement du foyer par l'interposition d'une couche liquide à faces
parallèles de 3 mètres d'épaisseur. On arrive en fin de compte assez facile-
ment à obtenir, avec le rayon affaibli et verdàtre qui a traversé l'eau, «ne
image aussi distincte qne celle qui se forme sans l'interposition du liquide.
Il n'y a donc plus absolument qu'à s'occuper de faire tourner le miroir et
de mesurer avec précision sa vitesse de rotation, si l'on tient à en déduire
les vitesses absolues dans l'air et dans l'eau, ou bien à opérer simultané-
ment sur ces deux milieux si l'on veut seulement reconnaître le sens delà
différence de ces deux vitesses.

Jusqu'à présent, pour communiquer à un miroir un mouvement de

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SnQSHH

— 177 —

rotation rapide, on a eu recours à des moyens différents. M. Wheatstone,
en se servant d'un fil Qexible agissant sur une poulie solidaire avec Taxe,
a obtenu une vitesse de six à huit cents tours par seconde. Après lui,
M. Bréguet, utilisant les propriétés précieuses de Tengrenage de White, a
obtenu de mille à quinze cents tours. Il me semble que ces deux modes de
communication de mouvement ont l'inconvénient d'être trop rapidement
destructeurs, de ne pas permettre de changer la vitesse d'une manière
continue, ou de la maintenir constante pendant un temps suffisamment
long.

L'appareil qui m'a servi est, je pense, à l'abri de ces divers reproches;
il communique au miroir une vitesse qui varie, à volonté, de trente à huit
cents tours, et que l'on maintient su£Ssamment constante et mesurable au
moment même de l'observation.

11 consiste en une petite turbine à vapeur assez comparable à la sirène,
mais qui donne comparativement peu de son. On emploie la vapeur fournie
par une chaudière sous une pression d'une demi-atmosphère; la vapeur est
surchauffée par une lampe à l'alcool au moment où elle va s'engager dans la
machine. Elle s'échappe par deux orifices percés obliquement sur un même
diamètre dans la paroi supérieure de la chambre placée sous le plateau de
la turbine, qui lui-même est percé de vingt-quatre trous inclinés en
sens inverse, et séparés les uns des autres par de minces parois. Ces
parois sont les aubes de la turbine qui, à cause de leur peu de hauteur,
n'ont pas besoin d'être courbes. Les orifices d'écoulement de la vapeur
ont un diamètre cinq ou six fois plus grand que l'épaisseur des palettes,
en sorte que l'écoulement de la vapeur est continu et ne donne que peu
de son.

On conçoit sans peine le principal avantage d'une pareille communi-
cation de mouvement. La force motrice engendrée dans la chaudière
se communique sans choc à l'axe de la turbine. Il n'y avait plus à craindre
que l'effetdela pression suivantl'axe ; pour l'annuler, j'ai faitmonter sur cet
axe un plateau de contre-pression, qui approche extérieurement la paroi infé-
rieure de la chambre de vapeur, laquelle est comprise entre le plateau percé
et le plateau plein. Sur ce dernier débouchent des orifices qui exercent une

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— 178 —

pression de sens inverse à celle qui est due à l'écouiement des jets
moteurs sur le plan oblique des palettes; mais j'ai bientôt reconnu que la
pression verticale que je voulais ainsi combattre reste inférieure pour une
demi-atmosphère au poids de Taxe tournant et de ses appendices et que
cette pression ne fait que soulager la machine. Mais je me réserve d'employer
ce plateau de contre-pression lorsque, poussant les choses à l'extrême,
j'essayerai d'obtenir les plus grandes vitesses de rotation possibles.

L'axe de la turbine se prolonge inférieurement au-dessous de la
chambre de vapeur, et il est interrompu par un anneau d'acier, dans lequel
on engage le miroir de verre, maintenu en place comme les objectifs de
lunette dans leur barillet, entre deux viroles à vis garnies de rondelles de
plomb ; ce miroir est taillé dans une glace parallèle et recouvert d'un dépôt
d'argent sur l'une de ses faces : il constitue une masse solide et cylin-
drique, dont le centre de gravité passe au centre du mouvement, et qui
résiste efficacement aux déformations que tend à produire le développe-
ment excessif de la force centrifuge. Au-dessous de l'anneau porte-miroir,
l'axe reparaît, trempé et terminé en cône, comme à son extrémité supé-
rieure ; il est d'ailleurs maintenu vertical entre deux vis d'acier non trem-
pées, jSxées au bâti de la machine par des contre-écrous , et percées , dans
toute leur longueur, d'un canal étroit qui se termine par une empreinte
conique, dont l'ouverture s'accommode avec les cônes terminaux de l'axe
de rotation. Le canal, qui traverse la vis d'outre en outre, est destiné à
l'aménagement de l'huile, qui afflue continuellement sous l'effort d'une
pression d'une colonne de mercure de 30 à /jO centimètres de hauteur. Le
conducteur, M. Froment, qui m'a prêté le concours de son zèle et de son
talent, a employé tous ses soins au centrage exact de l'axe et de ses
annexes ; c'est la seule partie délicate de la machine. Plus ce centrage est
exact, moins le martelage inévitable se fait sentir aux points d'appui, et
plus la marche de la machine est rapide, constante et durable. Du reste,
on procède à la rectification de cette pièce importante avec la plus grande
facilité.

11 va sans dire que, pour la mise en expérience, le miroir est abrité
par des écrans convenablement disposés contre le jaillissement de la

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vapeur et de l'huile i, et contre les courants d'air échauffé* On peut même
le faire tourbillonner dans une enceinte très-limitée, où l'on entretient
par un écoulement constant une atmosphère artificielle de gaz hydrogène,
dont la très-petite masse équivaut presque au vide ; c'est encore une res-
source que je me réserve pour l'occasion où je me propose d'expérimenter
sur de très-grandes vitesses.

Je ne me hasarderai pas encore à donner des nombres ni à poser la
formule qui sert à les interpréter; je me bornerai seulement à constater
que les déviations obtenues sur un trajet de A. mètres sont observables au
trentième de leur grandeur. Jusqu'à présent, la vitesse de rotation des
miroirs n'a été évaluée que par la hauteur du son que donne en tournant
l'axe qui les porte, au moyen des battements qu'il fournit avec le son d'un
diapason étalonné. La turbine s'accorde du lieu même où l'on observe, en
réglant l'écoulement de la vapeur par le moyen d'un robinet dont la clef
porte un long levier que l'on fait manœuvrer, à distance, avec un fil qui
s'enroule sur un treuil placé sous la main. J'indiquerai plus loin un moyen
beaucoup plus sûr et plus rapide pour évaluer à tout instant la vitesse de
rotation des miroirs.

En me bornant à des appréciations de la vitesse par le son, j'ai déjà
constaté, par deux observations successives, que la déviation de V image
après le parcours de la lumière dans Vair est moindre qu'après son parcours dans
feau. J'ai fait aussi une autre expérience confirmative, qui consistait à
observer l'image formée en partie par la lumière qui a traversé l'air, et en
partie par la lumière qui a traversé l'eau. Pour les vitesses faibles, les
rayures de l'image mixte étaient sensiblement continues les unes aux
autres^ et par V accélération du mouvement de rotation ^ V image s'est transportée,
et les rayures se sont rompues à la ligne de jonction de l'image aérienne et de
f image aqueuse, les rayures de celles-ci prenant V avance dans le sens de la dévia-
lion générale. De plus ^ en tenant compte des longueurs d'air et d'eau traversées,
les déviations se sont montrées sefisiblement proportionnelles aux indices de réfrac^
tion. Ces résultats accusent une vitesse de la lumière moindre dans l'eau que
dans Vair et confirment pleinement, selon les vues de M. Ârago, les indi-
cations de la théorie des ondulations.

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— 180 —

Il est à remarquer, comme l'a fait observer M. Arago, séance tenante,
que l'expérience, en démontrant une vitesse moindre dans l'eau que dans
l'air, est tout à fait décisive et qu'elle prononce sans appel entre les deux
systèmes. Si Ton eût trouvé un résultat inverse, la théorie de Newton restait
encore soutenable, mais la théorie des ondulations n'était pas nécessaire*
ment renversée, attendu quMl est possible de constituer Yéther de manière
à expliquer, quel qu'en soit le sens, le changement de vitesse aux change-
ments de milieux.

Pour compléter les prévisions de M. Arago, il ne restait qu'à constater
le sens de la dispersion qui accompagne nécessairement la déviation du
rayon qui a traversé un milieu réfringent. La délicatesse des moyens
d'observation inhérents à la méthode, me laisse l'espoir d'arriver à fournir
ce compU^ment désirable.

Les expériences qui viennent d'être rapportées né comportent pas une
grande précision, attendu qu'on est limité par la longueur à donner à la
colonne d'eau qui doit être traversée deux fois par le faisceau lumineux;
à moins de recourir à des artifices nouveaux, il n'est guère possible de
donner à cette colonne plus de 3 mètres de longueur, tant l'eau la plus
transparente absorbe la lumière en la colorant en vert. Je ne sais ce que
produiront, dans les mêmes circonstances, d'autres liquides, tels que
l'alcool, l'essence de térébenthine, le sulfure de carbone, etc., sur lesquels
je me propose d'opérer; mais quand les expériences se font dans l'air
seulement, il est possible, en modifiant quelque peu la disposition optique,
de faire intervenir des longueurs extrêmement considérables, et d'arriver
par suite à des mesures excessivement précises. Les déviations peuvent
être singulièrement agrandies et se compter par centimètres. Dans ces
nouvelles circonstances , l'exactitude des mesures ne dépend plus de la
grandeur du phénomène optique qui peut être évaluée au demi-millième,
mais de la difficulté qu'on rencontrerait à donner au miroir un mouvement
d'une exactitude du même ordre. Je vais essayer de décrire le complé-
ment à donner à l'appareil optique pour le rendre applicable à des
distances indéfiniment croissantes.

Sans changer la disposition déjà connue, rien n'empêche de doubler,

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— 181 —

de tripler le rayon de courbure du miroir concave, et de le {dacer à une
distance double ou triple; seulement, on est bientôt arrêté dans rallonge-
ment progressif de ce rayon par plusieurs difficultés. Si Ton ne veut pas
perdre d'intensité, il Taul donner à ce miroir, à mesure qu'on l'éloigné, une
surface plus grande et proportionnelle au carré de la distance au miroir
tournant ; et sans compter la difficulté qu'on éprouverait à faire construire
un pareil miroir pour une distance de 50 mètres, il devient de plus en
plus difficile aussi de l'orienter de façon à placer son centre de courbure
exactement sur le centre de figure du miroir tournant. C'est pour lever du
même coup tous ces obstacles, que je place entre le miroir tournant et le
miroir concave, aussi éloignés qu'on les suppose l'un de l'autre, jusqu'à
concurrence de plusieurs centaines de mètres, une chaîne d'un nombre
pair d'objectifs à long foyer, qui se transmettent de deux en deux, et alter-
nativement, l'image mobile du réseau et l'image fixe du miroir tournant.
L'extrémité de cette chaîne se termine par le miroir concave, qui conserve
alors ses petites dimensions et son petit rayon de courbure, qui reçoit la
dernière image du réseau, et qui est orienté de manière à renvoyer la
lumière dont elle est formée sur la surface de l'objectif le plus voisin ;
on est sûr, dès lors, que le faisceau remonte la chaîne et repasse exacte-
ment par le miroir tournant sans pouvoir être déjeté dans aucune direc-
tion. En définitive, cette série d'objectifs que la théorie permet d'allonger
indéfiniment, que la pratique limitera sans doute, a pour effet de saisir le
faisceau dès qu'il tombe sur la lentille la plus voisine du miroir tournant,
de s'opposer à sa divergence et de changer son mouvement angulaire dans
l'espace en un mouvement de serpentement qui le retient dans la ligne
d'expérience pendant un temps nécessaire à l'excitation de la sensibilité de
la rétine.

Au premier abord, une objection se présente, à laquelle je me hâte de
répondre. Le faisceau de lumière, au moment où il s'engage dans cette
série de lentilles, tombe sur le bord de la première d'entre elles, et il les
rencontre de deux en deux sur des bords alternativement opposés , puis ,
un moment après, il tombe au centre de la première lentille, et chemine
directement dans tout le système; il serait à craindre que, dans ces deux

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positions, le faisceau n'eût à parcourir des routes notablement différentes,
ce qui serait fâcheux dans une expérience qui aurait pour but d'arriver
à une haute précision; mais je ferai remarquer d'abord qu'en raison des
foyers très-longs qu'on emploie pour réduire le plus possible le nombre
des verres, cette obliquité est très-faible; en outre, on démontre qu'entre
deux foyers conjugués des lentilles, les rayons qui passent par le centre et
par les bords parcourent des chemins sinon égaux, du moins équivalents,
en sorte que l'objection devient nulle, et que la disposition demeure
irréprochable.

Reste enfin à discuter la question relative à la régularité de la marche
du miroir et aux moyens de mesurer sa vitesse de rotation.

Remarquons d'abord que l'image rayée qui semble permanente au
foyer de l'oculaire, a une certaine étendue, 2 millimètres carrés; que cette
image est, en réalité, intermittente, et que ses apparitions réitérées sont
en même nombre que les tours des miroirs. Profitant des apparitions pé-
riodiques de l'image, je masque la partie supérieure par le bord d'une
roue de 5 centimètres de diamètre et fendue de /tOO dents. Supposant que
cette roue, mue par un appareil chronométrique, fasse exactement 2 tours
par seconde, il est clair qu'en une seconde il passera 800 dents sous le
regard de l'observateur; mais si, de son côté, l'axe de la turbine donne
800 tours par seconde, il y aura 800 apparitions de l'image du réseau; et,
comme les apparitions sont très-courtes relativement à 1/800* de seconde,
les dents successives de la roue se substitueront exactement les unes aux
autres dans l'intervalle de deux apparitions, et la roue paraîtra immobile.
Puis, pour peu qu'il y ait de discordance, soit en plus, soit en moins, entre
les retours successifs de l'image et les passages des dents, autrement dit ,
pour peu que la turbine exécute plus ou moins de AOO tours pour
un tour de la roue dentée, celle-ci s'armera d'un mouvement appa-
rent de sens contraire ou de même sens que son mouvement réel;
dès lors on saura dans quel sens il faut agir sur Técoulement de
vapeur pour établir une concordance complète, accusée par une appa-
rente immobilité du bord denté de la roue. Il est parfaitement inutile de
s'attacher à maintenir cette concordance pendant plus de quelques

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secondes^ car il suffit de saisir le moment de Tapparente immobilité de la
roue pour faire aussitôt l'observation de la déviation de l'image. Ces deux
observations, dont Tune concerne la vitesse de la turbine et l'autre la dévia-
tion du faisceau réfléchi» sont, pour ainsi dire, simultanées; la première
sert seulement d'avertissement pour procéder immédiatement à la seconde.
En réalité, l'appareil à roue dentée est un compteur surajouté à la turbine
qui, mécaniquement, n'influence aucunement sa marche et qui n'est qu'en
simple relation optique avec elle.

Je terminerai en montrant que la même méthode fournit les moyens de
mesurer approximativement la vitesse de propagation du rayonnement calo-
rifique. Les travaux des physiciens modernes, et particulièrement de M. Mel-
loni, ne permettent plus de conserver de doute sur l'identité des rayonne-
ments lumineux et calorifiques; ce sont deux effets d'une même cause;
toute modification qu'on imprime à l'un doit se retrouver dans l'autre. Si
la lumière est déviée dans l'expérience qui vient d'être décrite, le lieu de
l'influence calorifique doit se déplacer avec elle. Il me semble que la con-
statation de ce fait mérite d'être tentée. On y arrivera par le thermomètre
même, en ménageant convenablement l'intensité du faisceau lumineux.

Lorsque le miroir tournant est au repos et qu'il se présente sous l'inci-,
dence voulue, tout l'appareil optique est incessamment traversé par le
rayonnement lumineux, et l'image du réseau possède une intensité plus
que suffisante pour impressionner un de ces petits thermomètres que nous
avons employés avec M. Fizeau pour la recherche des interférences calori-
fiques. Quand le miroir, agissant par ses deux faces, se met à tourner,
cette image conserverait la même intensité si, dans son mouvement de
translation, l'image mobile ne cessait de tomber sur une surface miroitante
et sphérique ayant son centre sur le centre du mouvement. Or, il est
permis de se rapprocher de ces conditions en multipliant les miroirs sphé-
riques et en les alignant sur le trajet de l'image mobile ; un petit thermo-
mètre, placé tout auprès de la source de lumière du côté vers lequel
l'image fixe doit se dévier, sera en effet impressionné dès que cette dévia-
tion sera suffisamment agrandie par la vitesse de rotation. Je n'en dis pas
davantage sur une expérie^ice qui est encore à faire.

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Ce mémoire ne contient, en réalité, qu'un seul résultat : c'est la réus-
site, par des moyens nouveaux , de Texpérience décisive imaginée depuis
plusieurs années par M. Arago pour prononcer définitivement entre les
deux théories rivales de la lumière ; mais ce mémoire a encore pour but
de prendre date pour une série d'applications de la nouvelle méthode,
laquelle consiste essentiellement dans l'observation de l'image fixe d'une
image mobile.

Les circonstances qui m'ont obligé à rédiger précipitamment ce
mémoire ne m'ont pas permis de traiter la partie historique de la ques-
tion. Eh publiant la suite de mon travail, je ne manquerai pas de rappeler
les magnifiques recherches de ceux qui m'ont précédé, de M. Wheatstone,
de M. Ârago, et de M. Fizeau.

Si les physiciens accueillent favorablement le fruit de mes premiers
efforts, que tout l'honneur en revienne à M. Arago qui, dans une pensée
d'une hardiesse admirable, a montré que les questions relatives à la vitesse
de la lumière devaient passer du domaine de l'astronomie dans celui de la
physique, et qui , par une généreuse abnégation , a permis aux jeunes
savants de se lancer avec ardeur dans la voie qu'il leur a tracée.

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SUR LES

VITESSES RELATIVES DE LA LUMIÈRE

DANS L'AIR ET DANS L'EAU*.

(Tlièîc do doctorat es sciences physique?, 25 avril 1853.)

PRÉLIMINAIRES HISTORIQUES.

A l'époque où j'entrepris ce travail, la science possédait déjà trois
méthodes difTérentes pour déterminer la vitesse de la lumière. L'astronomie
a fourni les deux premières, fondées sur l'observation des éclipses des
satellites de Jupiter, et sur le phénomène de l'aberration des étoiles. La
troisième a été imaginée plus récemment par M. Fizeau, et rentre dans le
domaine de la physique expérimentale. Sans atteindre au môme degré de
précision, ces diverses méthodes se contrôlent les unes les autres, de telle
sorte qu'il ne peut plus subsister le moindre doute sur la véritable valeur
de la vitesse de la lumière dans l'espace vide ou dans notre atmosphère.
Quant aux vitesses que prend la lumière en pénétrant dans les milieux
réfringents, elle n'était donnée que par le calcul, qui, interprétant la
réfraction dans le système de l'émission ou dans le système des ondula-
tions, donnait, selon l'hypothèse adoptée, des résultats bien différents.
M. Arago, dès Tannée 4838, fit le premier sentir l'importance d'une expé-
rience qui, sans même conduire à la mesure exacte des vitesses de la lumière
dans des milieux inégalement réfringents, mettrait seulement leur diffé-

4. Voir aussi Ann. de Ch. et de Phys. [3], t. XLT, p. 429.

S4

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rence en évidence, et fixerait, par suite, les physiciens sur la manière
d'interpréter la réfraction. La méthode expérimentale que je vais décrire
dans ce Mémoire, offrant la possibilité de mesurer la vitesse de la lumière
dans un trajet très-court, permet d'opérer sur différents milieux, et donne
la solution complète de l'importante question posée, il y a quinze ans, par
M. Ârago.

Mais, avant d'entrer en matière, il convient de jeter rapidement un
coup d'œil sur l'ensemble des phénomènes naturels ou artificlellemeni
produits, qui sont susceptibles de mettre en évidence la propagation
successive des rayons lumineux.

En astronomie, les phénomènes se sont produits d'eux-mêmes; ils se
sont d'abord montrés comme des anomalies ; on ne les cherchait pas, on ne
s'attendait pas à les rencontrer, on n'a eu qu'à les observer et à les rap-
porter à leur véritable cause pour en déduire, par le calcul, le chiffre
exprimant l'étonnante vitesse de la lumière. Ce résultat porte le caractère
distinctif des œuvres de l'astronomie; il est empreint d'une hante préci-
sion, et l'on peut encore douter que les expériences faites à la surface de
la terre puissent prétendre un jour au même degré d'exactitude; jusqu'à
présent, du moins, on n'a cherché qu'à contrôler approximativement par
la physique les nombres fournis par les observatoires, et l'on s'estime
heureux d'avoir obtenu des valeurs qui oscillent assez largement autour do
chiffre véritable.

Le phénomène sensible qui dut révéler pour la première fois la vitesse
de la lumière, se passe dans les limites de notre système planétaire; ii a
été observé et expliqué par Roëmer, dans le courant des années 1675 et
1676; il consiste, comme on sait, dans l'inégalité apparente des retours
successifs des éclipses de satellites qui accompagnent Jupiter. Le premier
de ces satellites surtout, à cause de son petit volume, de la rapidité de sa
marche et de sa proximité de la planète, offre à l'observation le spectacle
d'immersions dans l'ombre et d'émersions très-nettes et faciles à saisir. C'est
un flambeau qui s'allume et qui s'éteint à des intervalles de temps réelle-
ment égaux, et que l'on observe à des distances variables. Entre l'opposi-
tion et la conjonction, la distance de la terre à Jupiter augmente de toute

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— 187 —

la valeur du diamètre de l'orbite terrestre. Pendant cette période, les
émersions seules sont visibles et semblent de plus en plus tardives, par
rapport aux instants équidistants où elles devraient paraître quand on les
déduit du nombre d'éclipsés qui arrivent pendant l'année entière. Entre la
conjonction et l'opposition, la distance entre les deux planètes se réduit
d'un diamètre de l'orbite terrestre, et pendant cette seconde période, on
ne peut voir que les émersions, qui se précipitent de manière à rétablir
une compensation exacte. La somme des retards pendant la période d'éloi-
gnement est égale à la somme des avances pendant la période de rappro-
chement, et chacune d'elles donne le temps qu'emploie la lumière à franchir
le diamètre de notre propre orbite. Ce temps, mesuré directement aux
instruments chronométriques, s'est trouvé égal à 16'",26"; ce qui donne,
en tenant compte de Tespace parcouru par la lumière, une vitesse de
79,572 lieues de 4,000 mètres par seconde.

Cinquante années plus tard, Bradley arriva au même résultat, par l'étude
approfondie d'un mouvement annuel auquel participent toutes les étoiles,
et qui est désigné, dans la science, sous le nom d'aberration. En vertu de
l'aberration, toutes les étoiles semblent déplacées vers le point du ciel où
aboutit la tangente menée à l'orbite terrestre par le point qu'occupe la
^erre à un moment donné et dans le sens même de son mouvement de
translation. Le plan perpendiculaire à cette ligne trace sur la sphère céleste
un grand cercle qui passe par toutes les étoiles pour lesquelles le déplace-
ment dû à l'aberration acquiert sa valeur maximum. Autrement dit, toutes
les étoiles qui nous envoient leur lumière dans une direction perpendicu-
laire à celle de notre propre mouvement, nous apparaissent les plus
déviées dans le sens de ce mouvement, et écartées de leur position vraie
d'un arc de 20'', 3. Le grand cercle considéré, accomplissant dans le cours
d'une année sa révolution complète autour du diamètre qui passe par les
pôles de l'écliplique, il en résulte non-seulement que toutes les étoiles
participent au phénomène de l'aberration, mais que pour chacune d'elles
il acquiert deux fois par an sa valeur maximum.

Pour toutes les étoiles comprises dans le plan de l'écliptique, ce dépla-
cement a lieu suivant un petit arc de grand cercle qui se confond avec une

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droite; pour les deux seules étoiles situées aux pôles mêmes de Téclip-
lique, ce déplacement s'effectue sur le contour d'un cercle; enfin, pour
toutes les étoiles occupant des positions intermédiaires, l'aberration
engendre des ellipses graduellement variées et qui présentent toutes les
formes comprises dans la môme espèce de courbe entre la ligne droite et
le cercle.

A ces caractères remarquables, Bradiey reconnut que la cause de l'aber-
ration n'est pas dans les étoiles elles-mêmes, mais qu'il faut la chercher
dans un principe unique, dans le principe lumineux qui nous met en rela-
tion avec les corps célestes, et dont la vitesse de propagation, déjà connue,
ne peut être considérée comme infiniment grande par rapport à la vitesse
de la terre entraînée dans l'espace par son mouvement de translation.

Les deux vitesses sont comme 10,200 est à 1 ; conséquemment, lors-
qu'une lunette est dirigée vers une étoile située sur le cercle d'aberration
maximum, elle est entraînée dans un sens perpendiculaire h la direction
de son axe, par le mouvement de la terre ; et pendant le temps que la
lumière emploie à franchir la distance du centre optique de l'objectif à son
foyer, l'oculaire de l'instrument s'avance parallèlement au plan focal, de la
dix-millième partie environ de cette distance; il en résulte pour l'observa-
teur un déplacement relatif de l'image de l'étoile, qui semble avoir été
laissée en arrière, tandis que l'étoile elle-même paraît nécessairement
déviée en sens inverse; la grandeur de ce déplacement, rapportée à la
longueur focale de la lunette, est précisément la mesure de l'aberration.

Si l'on admet l'explication que je viens de rappeler, la grandeur absolue
de l'aberration exprime le rapport entre la vitesse de la lumière dans la
lunette, et celle de la lunette elle-même participant au mouvement de la
Terre; et, en effet, le chiffre obtenu par celte méthode s'accorde, à un
deux-centième près, avec celui que donne l'observation des satellites de
Jupiter. Ainsi envisagée, l'aberration donnerait la vitesse de la lumière,
non dans le vide planétaire, mais dans l'étendue qu'occupent les instru-
ments; elle rendrait sensible la durée du parcours des rayons lumineux
franchissant la longueur si restreinte de nos lunettes, les espaces célestes
ne concourant que d'une manière indirecte au résultat final, pour offrir

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un point de mire placé à l'infini, et permettre le libre développement du
mouvement de translation de la terre.

Il ne m'appartient pas d'insister davantage sur ces glorieux travaux.
Je n'ai voulu, en les rappelant, que les considérer au point de vue physique,
et faire ressortir les conditions naturelles et indépendantes du concours
de l'homme, qui ont fait naître, comme conséquence de la propagation
successive de la lumière, des phénomènes sensibles et observables. Tout le
mérite consistait à les saisir, à les mesurer avec précision et à les rapporter
à leur véritable cause. Pour les physiciens, la tâche était plus étendue; ils
avaient à imaginer et à réaliser, dans les espaces terrestres, un système
d'expériences équivalant à celles que les astronomes ont trouvées toutes
faites dans le ciel; aussi leur a-t-il fallu, avant de rien tenter, qu'ils fussent
en possession du chiffre réel qu'ils cherchaient à contrôler.

Le premier physicien qui entreprit de mesurer la vitesse de propaga-
tion d'un agent impondérable à la surface de la terre est M. Wheatstone;
et, bien que ses expériences aient porté sur l'électricité et non sur la lumière,
il est assuré de voir son nom attaché à la question résolue par l'emploi du
miroir tournant. Cet instrument est, en effet, une des plus heureuîjès
inventions de M. Wheatstone, et l'on n'en connaît pas d'aussi puissant
pour évaluer de petites fractions de temps.

En 1835, M. Wheatstone cherchait à déterminer la durée de l'étincelle
électrique, la durée de son parcours dans l'air, et la durée de la transmis-
sion de l'électricité à travers le fil conducteur, ou, ce qui revient au même,
le temps qui s'écoule entre les explosions de deux étincelles jaillissant en
deux points éloignés d'un même circuit. Après avoirvainement fait tourner
d'un axe les organes excitateurs des étincelles, dans l'espérance d'accroître
leur largeur et d'altérer leurs directions et leurs positions respectives, il a
songé à communiquer le mouvement de rotation à un simple miroir plan
établi à une certaine distance des appareils excitateurs et fixes. Le miroir,
en tournant autour d'une ligne passant par sa surface réfléchissante, don-
nait, de ces appareils, une image virtuelle qui cessait bientôt d'être dis-
tincte, à cause de la rapidité de son mouvement angulaire double de celui
du miroir. Mais quand éclataient les étincelles, leur peu de durée fixait.

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dans le miroir, les images dont les apparences plus ou moins modifiées
prenaient une signification facile à saisir. Si, parexemple^ un long circuit
excitateur destiné à décharger la bouteille de Leyde était interrompu en
trois points, dans son milieu et près de chaque extrémité; si, d'ailleurs, il
était replié de manière à ce que les trois interruptions fussent placées sur
une même droite parallèle à Taxe de rotation du miroir, au moment de la
décharge, les trois étincelles vues directement apparaissaient en même
temps et sans que rien pût faire soupçonner à l'observateur Tordre dans
lequel elles se succèdent réellement; mais, vues par réflexion dans le
miroir tournant, le retard de l'étincelle moyenne et la simultanéité des
étincelles extrêmes devenaient également manifestes, attendu que ces deux
dernières se montraient encore sur une même verticale, tandis que l'étin-
celle moyenne, éclatant un peu plus tard, était déviée dans le sens de la
rotation du miroir.

M. Wheatstone a déduit de ce genre d'expériences une valeur de la
vitesse de l'électricité qui ne s'accorde pas avec les résultats de mesures
plus récentes. Peut-être a-t-il été induit en erreur par des phénomènes
accessoires qui compliquent le phénomène principal, mais qui sont indé-
pendants du procédé optique qu'il a mis en usage. Si donc son travail offre
encore matière à discussion, il ne semble pas que les objections puissent
porter sur la propriété précieuse que possède le miroir tournantde séparer,
par le déplacement angulaire de certaines images, les instants très-rap-
prochés qui correspondent aux apparitions de phénomènes instantanés.
C'est donc ajuste titre qu'à peine sorti des mains de l'inventeur, l'instru-
ment de M. Wheatstone fut adopté par M. Arago, comme devant servir à
juger par une épreuve décisive les deux théories qui se disputent TexpJi-
cation des phénomènes lumineux. Tous les physiciens ont lu et relu la
note si intéressante dans laquelle le Secrétaire perpétuel de l'Académie des
Sciences a exposé et développé son magnifique projet, et j'imagine qu'en
réfléchissant profondément, ils ont dû arriver comme moi à cette convic-
tion, que l'expérience conçue par M. Arago se tenait sur la limite des
choses possibles, et qu'avant de réussir, elle aurait à subir quelque modi-
fication.

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M. Arago se proposait d'opérer sur deux rayons partant simultanément
de deux sources situées sur une même verticale, et tombant, l'un à travers
Tair, l'autre à travers un liquide, sur un miroir tournant; la marche des
deux rayons étant inégalement rapide à travers les milieux différents, le
miroir tournant aurait eu pour fonction de rendre distincts les instants de
leur arrivée à la surface réfléchissante. Voici, au reste, en quels termes
M. Arago a résumé lui-même ses idées :

« Deux points rayonnants placés l'un près de l'autre et sur la même
verticale brillent instantanément en face d'un miroir tournant. Les rayons
du point supérieurne peuvent arriver à ce miroir qu'en traversant un tube
rempli d'eau ; les rayons du second point atteignent la surface réfléchissante
sans avoir rencontré dans leur course aucun autre milieu que l'air. Pour
fixer les idées, nous supposerons que le miroir, vu de la place que l'obser-
vateur occupe, tourne de droite à gauche. Eh bien, si la théorie de l'émis-
sion est vraie, si la lumière est une matière, le point le plus élevé semblera
à gauche du point inférieur ; il paraîtra à m droite^ au contraire, si la lumière
résulte des vibrations d'un milieu éthéré.

c( Au lieu de deux seuls points rayonnants isolés, supposons qu'on pré-
sente instantanément au miroir une ligne lumineuse verticale. L'image de
la partie supérieure de cette ligne se formera par des rayons qui auront
traversé l'eau ; l'image de la partie inférieure résultera des rayons dont
toute la course se sera opérée dans l'air. Sur le miroir tournant, l'image
de la ligne unique semblera brisée; elle se composera de deux lignes lumi-
neuses verticales, de deux lignes qui ne seront pas sur le prolongement
l'une de l'autre.

« L'image rectiligne supérieure est-elle moins avancée que celle d'en
bas? parait-elle à sa gauche?

c( La lumière est un corps.

« Le contraire a-t-il lieu? l'image supérieure se montre-t-elle à droite?

« La lumière est une ondulation ! »

Réduite ainsi à sa plus simple expression, l'expérience de M. Arago est
facile à concevoir; il semble qu'il n'y avait plus qu'à se mettre à l'œuvre;
mais c'est en suivant la discussion des conditions matérielles auxquelles

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— 192 —

il faut satisfaire, que l'expérimentateur entrevoit des difficultés sérieuses.

Quelle vitesse de rotation faut-il communiquer au miroir? Quelle
étendue d'air et d'eau convient-il de disposer sur le trajet des rayons pour
que la lumière soit retardée ou accélérée dans sa marche à travers Je
milieu réfringent au point de donner, par réflexion, des images distinctes?
Quelle source de lumière présentera la vivacité et l'instantanéité requises?
Sur tous ces points, on trouve dans la note de M. Arago les indications les
plus précises.

En supposant qu'une déviation d'une demi-minute fût observable dans
une lunette, une colonne d'eau de 14 mètres de longueur n'eût exigé, pour
la produire, que mille tours du miroir par seconde. Mais, comnoie il fallait
se ménager quelque latitude, comme des circonstances imprévues pouvaient
dérouter les prévisions les plus réfléchies, M. Arago s'était réservé d'agran-
dir au besoin le phénomène par la multiplication des miroirs tournant
alternativement en des sens difl'érents, et destinés à se renvoyer successive-
ment l'un à l'autre les deux faisceaux dont la divergence eût augmenté à
chaque réflexion, et proportionnellement au nombre des miroirs. Il indi-
quait aussi, comme ressource précieuse, d'employer, au lieu d'eau, un
milieu plus réfringent, le sulfure de carbone, qui n'est pas moins trans-
parent.

En portant à quatre le nombre des miroirs, en ne cherchant que des
déviations d'une demi-minute, et en laissant l'eau pour le sulfure de car-
bone, la longueur nécessaire du tube destiné à le contenir se réduisait
finalement à 2'%2.

Il est évident que le nombre des miroirs et le nombre des tours, leur
distance à la source, la différence des indices de réfraction des deux milieux
traversés, et la grandeur de la déviation relative, sont autant de quantités
assujetties à une dépendance mutuelle et faciles à enchaîner dans une
même formule. On peut, sur le papier, les faire varier d'une manière arbi-
traire en certaines limites, mais c'était au tâtonnement à désigner les
valeurs les plus favorables à l'observation.

La pièce la plus importante et la plus nouvelle de cet appareil était Ja
machine qui devait communiquer aux miroirs le mouvement de rotation.

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— 193 —

La construction en fut confiée à M. Bréguet, dont le talent garantissait une
réussite complète. Après plusieurs années de travail, M. Bréguet se trouva
en mesure de monter une machine composée de rouages à dents obliques,
dont le dernier axe portait un miroir d'acier de i centimètre de diamètre;
quand on appliquait sur le premier mobile une force motrice suffisamment
grande, on voyait le miroir s'animer d'un mouvement de rotation très-
rapide. Il était facile d'en apprécier la vitesse et de la déduire des mouve-
ments lents et directement observables des premiers mobiles, et de s'assurer
que l'axe porteur du miroir exécutait réellement 1,500 tours par seconde.
Un jour M. Bréguet essaya de supprimer le miroir, et il vit que le dernier
axe ainsi soulagé pouvait acquérir une vitesse de 6 à 8,000 tours par
seconde. On crut alors que la présence de l'air était l'obstacle qui empê-
chait le miroir de prendre une vitesse pareille, et l'on eut recours aux
dispositions nécessaires pour faire marcher la machine dans le vide; mais,
sous le récipient destiné à prévenir l'accès de l'air, la marche du miroir ne
s'est pas accélérée comme on s'y attendait. C'est que la résistance provient
surtout de la masse à mouvoir et de son excentricité sur l'axe de rotation;
or la masse, il faut l'accepter; quant à l'excentricité, il parait que les soins
les plus minutieux apportés par le constructeur n'ont pas suffi jusqu'ici à
la rendre sensiblement nulle.

Je dois encore donner sur l'appareil de M. Arago un renseignement
important^ et indiquer comment on devait procéder à l'observation.

Quand on se borne à l'emploi d'un seul miroir agissant par ses deux
surfaces, ce qui est le cas le plus simple et le plus abordable, le double
faisceau est toujours réfléchi, mais il l'est dans une direction quelconque,
absolument indéterminée, ainsi que la position dans laquelle la lumière,
en arrivant, rencontre la surface réfléchissante. Si, comme l'avait fait
M, Wheatstone dans une autre circonstance, M. Arago avait cru devoir établir
entre l'appareil excitateur de la lumière instantanée et l'appareil du miroir
tournant, une dépendance qui ne permît aux éclats de se produire qu'au
moment où le miroir occupe telle ou telle position plus ou moins bien
déterminée, la direction du rayon réfléchi l'eût été également, et^le champ
d'observation, ainsi restreint entre certaines limites, aurait permis à un

S5

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_ 194 —

seul 'observateur de viser toujours utilement dans une direction connue
d'avance. Mais, dans le projet de M. Arago, il n'était pas question d'établir
une telle relation; rUluminateuret le miroir tournant devaient conserver
une indépendance complète, et laisser au hasard à décider de la direction
des rayons réfléchis. C'est pourquoi il fallait multiplier les observateurs, et
répéter l'expérience plusieurs fois par seconde, et un très-grand nombre
de fois, jusqu'il ce qu'une heureuse coïncidence dirigent les faisceaux
réfléchis dans le voisinage de l'axe d'une des nombreuses lunettes braquées
autour du miroir tournant el visant toutes sur lui. En employant plusieurs
miroirs indépendants les uns des autres, bien des éclats se seraient pro-
duits en pure perle avant que la réflexion eût lieu réellement sur tous, et
la chance favorable à l'un quelconque des observateurs diminuait avec une
grande rapidité. La disposition que j'ai adoptée a surtout pour but de lever
toute incertitude sur la position des rayons réfléchis; mais, avant de la
décrire, je dois encore parler de l'expérience de M. Fizeau, expérience par
laquelle un physicien pût mesurer, pour la première fois, la vitesse de la
lumière se propageant dans l'air entre deux stations choisies à la surface
de la terre.

L'appareil imaginé par M. Fizeau présente à considérer deux parties
distinctes : un système de deux lunettes visant Tune sur l'autre à très-
grande distance, et destinées à limiter la course des rayons lumineux et à
les renvoyer exactement à leur point de départ ; puis un disque tournant
partagé à sa circonférence, à la manière des roues dentées, en intervalles
égaux, alternativement vides et pleins, et susceptible de prendre, par
l'action d'un moteur, des vitesses variables à volonté.

Les deux lunettes A et B sont dirigées l'une vers l'autre, de manière
que l'image de l'objectif de chacune d'elles se forme au foyer de l'autre. La
lumière provenant latéralement d'une source très-vive est dirigée dans
l'axe du système par une glace sans tain inclinée à 45 degrés sur cet axe
et placée entre Toculaire et le foyer de la lunette A. Tout ce qui tombe de
lumière sur l'objectif de A, après avoir traversé en son foyer le lieu de
rimage très-petite .de l'objectif de l'autre lunette B, se dirige vers celui-ci
en obéissant à la loi des fovers conjugués. Eu vertu de la même loi, les

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— 195 —

rayons vont ensuite concourir au foyer de la seconde lunette B, en une
image qui représente, sous de très-petites dimensions, Tobjectif de la pre-
mière; puis cette image tombant sur un miroir normal, le faisceau qui Ta
formée se réfléchit sur lui-même, traverse successivement les deux objec-
tifs, quelle que soit leur distance, et vient, en convergeant, repasser exac-
tement au foyer de A, son point de départ. On constate aisément leur
retour : en mettant Tœil à l'oculaire, on aperçoit une image très-petite, un
point lumineux semblable à une étoile.

Le temps que la lumière emploie à traverser deux fois l'appareil dans
toute sa longueur dépend évidemment de la distance des deux lunettes;
et quand on rend cette distance suffisamment grande, il devient sensible
et mesurable par l'emploi du disque tournant.

La position à donner au disque est définie par la condition du parallé-
lisme de son axe de rotation avec Taxe optique commun aux deux lunettes,
et par la nécessité de faire passer les dents qu'il porte à sa circonférence
par le point de rencontre des rayons qui se croisent au foyer de A avant et
après leur excursion dans l'appareil.

Ces conditions étant satisHiites, le disque en tournant a pour eO'et
d'opposer et de lever périodiquement un même obstacle au passage des
rayons marchant en sens inverses, les uns pour aller, les autres pour
revenir. Comme la vitesse de la lumière n'est pas infinie, comme la dis-
lance à parcourir est très-grande, les instants précis du départ et du retour
d'un même rayon ne coïncident pas exactement; ils sont sensiblement pos-
térieurs l'un à l'autre, et il est possible de donner au disque une vitesse
telle, que tout rayon qui passe librement entre deux dents soit intercepté
à son retour par une dent qui aura eu le temps de venir lui faire obstacle.
11 est également possible de donner au disque telle autre vitesse qui per-
mettra à tout rayon admis entre deux dents de repasser par un autre inter-
valle. Mais, comme les changements de vitesse ont lieu d'une manière
continue, les phénomènes aussi varient peu à peu, et traversent graduel-
lement leurs différentes phases. Au moment où le disque commence à se
mouvoir, l'observateur aperçoit au foyer de l'oculaire le point lumineux
brillant au point de concours des rayons réfléchis qui reviennent vers lui;

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— 196 —

puis en prenant un mouvement de plus en plus rapide, le disque déter-
mine un affaiblissement progressif et même une extinction complète des
rayons de retour. Par des vitesses toujours croissantes, à cette première
éclipse succède un second éclat, puis une seconde éclipse, et ainsi de
suite, autant de fois que le permet la puissance des moyens mécaniques
dont on dispose. L'observation consiste à produire, à soutenir et à mesurer,
au moyen d'un compteur inhérent à la machine, la vitesse de rotation
correspondante à une éclipse dont on note le numéro d'ordre. La dislance
des deux lunettes, étan* connue, donne la moitié de l'espace franchi par la
lumière pendant le temps que le disque emploie à parcourir un espace
angulaire mesuré pour la première éclipse, par l'arc sous-tendu par une
seule dent, et mesuré pour les éclipses suivantes, par le même arc multi-
plié par le terme de la série naturelle des nombres impairs, correspondant
au numéro d'ordre de l'écIipse observée.

M. Fizeau avait placé la lunette à oculaire dans le belvédère d'une
maison située à Suresne, et la lunette à réflexion sur la hauteur de Mont-
martre, à une dislance approximative de 8,633 mètres. Le disque, portant
sept cent vingt dents, était monté sur un rouage mû par des poids ; un
compteur permettait d'apprécier la vitesse de rotation. La lumière était
empruntée à une ampe à éther, dont la flamme, alimentée par l'oxygène,
était projetée sur un fragment de chaux, de manière à y exciter une vive
incandescence.

Les premiers essais tentés jusqu'à présent par cette méthode ont fourni
une valeur de la vitesse de la lumière, peu différente de celle qui est admise
parles astronomes. La moyenne, déduite de vingt-huit observations, donne,
pour cette valeur, 70,948 lieues de 25 au degré.

Le travail de M. Fizeau date déjà de plus de trois années; il a paru
sous forme d'extrait au mois de juillet 1849, dans les Comptes rendus de
r Académie des sciences. Depuis cette époque jusqu'au moment où j'ai annoncé
le succès de mon entreprise (30 avril 1850), on n'a rien publié, que je
sache, concernant le même sujet. Si le résumé que je viens de tracer n'est
pas encore complet, j'ai du moins cette confiance que les faits y sont appré-
ciés d'une manière équitable. En rappelant parmi les astronomes les noms

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— 197 —

illustres de Roêmer et de Bradley, en citant parmi les physiciens contem-
porains des noms tels que ceux de MM. Wheatstone, Arago et Fizeau,
auxquels est venu se joindre tout naturellement celui de l'habile mécani-
cien M. Bréguet, je crois avoir décrit l'état où se trouvait ce rameau de la
science physique au moment où j'ai commencé à m'en occuper activement,
et à mettre à exécution un projet conçu depuis plusieurs années, dans le
but de mesurer directement la vitesse de la lumière dans l'air et dans des
milieux plus réfringents.

MÉTHODE GÉNÉRALE POUR MESURER LA VITESSE DE LA LUMIÈRE DANS LES
MILIEUX TRANSPARENTS. — VITESSES RELATIVES DE LA LUMIERE
DANS l'air et dans L'eAU.

Le propre de la nouvelle méthode qui me reste à décrire est d'offrir
le moyen d'opérer à petite distance, et d'évaluer le temps qu'emploie la
lumière h franchir un intervalle de quelques mètres. Pour la définir netle-
ment, aussi bien que pour la distinguer de celles qui ont été proposées
auparavant, il suffit d'énoncer son caractère essentiel, lequel consiste dans
Vobservation d'une image fixe d'une image mobile»

Le miroir tournant, associé à un objectif de lunette, donne aisément
une image mobile d'un objet fixe ; mais, ce qui n'est pas moins vrai, quoi-
que moins évident peut-être, c'est qu'au moyen d'une réflexion sur un
miroir fixe, le même système optique est très-propre à redonner une image
fixe de l'image mobile.

Je vais d'abord établir ce premier point, après quoi je montrerai que
le mouvement de rotation du miroir produit un déplacement de l'image
fixe, une déviation qui donne la vitesse de la lumière dans le milieu traversé
en fonction des quantités faciles à mesurer.

Le changement de milieu, toutes choses restant égales d'ailleurs, de
modifier la déviation, de manière à montrer comment la vitesse de la lu-
mière se lie aux indices de réfraction. J'insisterai sur ce genre de compa-
raison, qui est le but principal de ce travail, et je ferai connaître .a dispo-

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— 198 —

sitîon qui permet d'opérer sur plusieurs milieux à la fois, et d'observer
simultanément et comparativement les déviations correspondantes. Je com-
pléterai ensuite la description des appareils, et j'y joindrai le détail des
précaulions nécessaires pour assurer le succès de l'expérience et favoriser
l'exactitude des mesures.

Disposition générale de V expérience.

On place sur une même ligne horizontale : i* une mire formée par uu
fil fin de platine tendu au milieu d'une petite ouverture carrée de 0",002
de côté, taillée dans une lame opaque ; 2" le centre optique d'un objectif
achromatique; et 3° le centre de figure d'un miroir plan, suscepiible de
tourner autour d'un axe vertical passant très-près de sa surface réfléchissante.
On dirige et l'on fixe par un héliostat un faisceau de lumière solaire dans
l'alignement de ces trois pièces. La mire laisse alors passer une certaine
portion de lumière qui se rend sur l'objectif placé à une distance un peu
moindre que le double de sa distance focale principale ; réfractée par cet
objectif, la lumière se réfléchit sur le miroir plan et va former dans l'espace
une image amplifiée de l'ouverture et de son fil. Comme on dispose à
volonté de la distance de l'objectif à la mire, on fait varier par suite arbi-
trairement la distance de son image au miroir, et, quand celui-ci vient à
tourner, l'image se meut dans l'espace sur une circonférence dont le rayon
peut prendre telle étendue qu'on voudra.

Ainsi s'obtient l'image mobile dont on peut recevoir et distinguer la
trace sur un écran. Pour obtenir l'image fixe, il faut placer sur la circon-
férence décrite par l'image mobile la surface réfléchissante d'un miroir
sphérique, concave, tellement orienté, que son centre de courbure vienne
coïncider avec le centre de figure du miroir tournant; quand cette condi-
tion est remplie, le faisceau tournant est réfléchi sur lui-même pendant
tout le temps qu'il rencontre le miroir concave dont tous les éléments sont
normaux à son axe; et, de plus, le faisceau continue à remonter l'appareil
jusqu'à la mire, son point de départ, qu'il recouvre d'une image droite et

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— 199 —

de grandeur naturelle, tous les points de Timage se superposant aux points
homologues de la mire elle-même.

En effet, soient ab (fig. 1 pi. IV), un objet, et a'b' son image, formée par
l'objectif L et tombant à la surface réfléchissante d'un miroir concave M;
soit c le point de l'espace où l'on placera plus tard le centre de figure d'un
miroir tournant; si le miroir concave a son centre de courbure au point c,
le faisceau réfléchi à sa surface ira repasser en majeure partie par l'objectif
pour reformer sur l'objet ab une image droite et de grandeur naturelle;
car, du moment où la lumière retourne vers l'objectif, l'image a'6' devient
un objet dont le point a' est au foyer conjugué de a, et le point 6' au foyer
conjugué de b. Donc, toute lumière revenant de a' et passant par l'ob-
jectif, doit se rendre en a; toute lumière revenant de V doit se rendre en
6, etainsi de même pour tous les autres points : donc, l'objet ab est recou-
vert d'une image égale à lui-même et semblablement située.

Maintenant on place le miroir plan m sous une obliquité quelconque;
et pour savoir où va se former l'image réfléchie a^6'\ on a recours à une
construction bien connue : on prolonge la trace (?[ji du plan du miroir et
l'on détermine, pour les points a^6'', les positions symétriques d'un côté
de ce plan avec celles qu'occupent, de l'autre côté, les points a^ &'; on place
alors le miroir concave en M' et on l'oriente en faisant tomber son centre
de courbure au point c ; le faisceau lumineux retourne alors au miroir
plan, de là vers l'objectif, comme s'il provenait de a'6^ et il va former
définitivement une image de l'objet ab sur l'objet lui-même.

Cette construction donne le même résultat, pour toute obliquité du
miroir plan, car la démonstration est indépendante de la valeur de l'angle
d'incidence; donc il est indifférent que l'image mobile tombe en a'' b'' ou
en d" y'\ et quelle que soit sa position à la surface du miroir M', l'image,
en retour, coïncide invariablement avec l'objet ab. Pour constater, par
expérience, l'invariabilité de position de cette image, on place obliquement
à l'axe de l'objectif L, entre lui et l'objet ab, une glace épaisse à faces pa-
rallèles dont la surface g donne, par voie de réflexion partielle, une image
«6 facile à observer. Examinée avec un oculaire 0, l'image aS garde abso-
lument la même position, quelle que soit la direction de la partie mobile

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1

— 200 —

du faisceau comprise entre les deux miroirs plan et concave; elle est donc
bien réellement rimage fixe d'une image mobile.

Dans Tappareil qui a servi, l'objet ab est la mire (fig. 5) telle qu'elle
a été décrite; l'objectif L a 1™,90 de foyer, et l'oculaire à micromètre
(fig. 10) grossit de dix à vingt fois; le miroir tournant a 0'",0H de dia-
mètre, et le rayon de courbure du miroir concave est de 4 mètres. La dis-
tance du miroir tournant à l'objet peut varier dans des limites très-étendues,
et la position de l'objectif est donnée par la nécessité de' placer l'objet et
la surface du miroir concave à deux de ses foyers conjugués.

Mettons actuellement le miroir en marche et faisons-le tourner d'abord
lentement d'une manière continue, dans le sens indiqué par la flèche

(fig.i).

L'angle d'incidence variant progressivement et l'angle de réflexion
devant rester toujours égal à celui-ci, le faisceau réfléchi tourne autour du
point Cy comme le miroir, mais avec une vitesse angulaire double; l'image
circule sur sa circonférence de cercle, et, à chaque tour du miroir plan,
elle passe une fois sur le miroir concave en faisant naître, pour l'observa-
teur, l'image a6, qui reste éteinte pendant tout le temps compris entre
deux passages consécutifs. Aussi, quand le nombre des tours du miroir est
inférieur à trente par seconde, l'image ne brille-t-elle que par intermit-
tences; pour des vitesses supérieures, les apparitions se succèdent assez
rapidement pour se confondre les unes avec les autres par la persistance
des impressions visuelles; l'image org semble alors permanente, et son
intensité est réduite, pour l'observateur, dans le rapport de la circonfé-
rence entière à la moitié de l'arc réfléchissant du miroir concave.

Mais quand le miroir tourne suffisamment vite, un autre effet se pro-
duit, et l'on voit apparaître le phénomène important de \?idéviatxon. L'image
aê se déplace sous le trait du micromètre oculaire et dans un sens tel, qu'on
la dirait entraînée par le mouvement du miroir. Ce déplacement montre
que la durée de la propagation de la lumière entre les deux miroirs n'est
pas nulle, et qu'elle peut être mesurée par la grandeur de la déviation
elle-même.

Pour simplifier la démonstration, réduisons la source de lumière à un

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— 201 —
point unique a (fig. 2), ne considérons que le rayon central ac du faisceau
qui s'engage dans l'appareil, et étudions sa marche au moment où le mi-
roir tournant se présente sous Tincidence vo,ulue pour l'envoyer faire image
en un point a' sur un élément normal quelconque de la surface du miroir
concave M. Réfléchi sur lui-même, ce rayon vient retrouver le miroir plan,
maïs déjà celui-ci a tourné, et le rayon, en s'y réfléchissant une seconde
fois sous une incidence nouvelle, prend une direction nouvelle aussi, qui
ne lui permet plus de former image à son point de départ, mais qui
l'oblige à donner en a^ une image déviée dans le sens du mouvement
de rotation, et, par suite, une image a' également déviée pour l'obser-
vateur.

11 est facile de voir comment la grandeur de cette déviation est liée
à la vitesse de la lumière, au nombre de tours du miroir dans l'unité
de temps et aux distances qui séparent les diflférentes pièces de l'appareil.

Désignons par r la distance oa du centre optique de l'objectif à la mire,
par / et /' les distances du miroir tournant au miroir fixe et au même centre
optique o; nommons n ^nombre de tours du miroir par seconde, tu le rap-
port de la circonférence au diamètre, et V la vitesse de la lumière ou l'es-
pace qu'elle parcourt en une seconde, d Tare de déviation aa^, égal à aa',
et prenons a> pour désigner l'angle dont le miroir a tourné pendant le
temps qu'emploie la lumière pour aller et venir entre les deux miroirs.

Afin d'avoir l'angle de déviation ^ exactement double de l'angle a>, je
commencerai par négliger la distance /', c'est-à-dire par supposer l'objectif
placé à une distance insensible du miroir tournant. Dans cette hypothèse,
si l'on imprime au miroir une vitesse de n tours par seconde, la dévia-
tion d que l'on observe fera connaître l'angle <^==-j' ^^^^ tourne le miroir
pendant que la lumière franchit la distance 2 /. Le rapport de l'angle co à
n fois quatre angles droits, ou le rapport de la déviation d à 2n fois la circon-
férence entière 27ur, est alors égal au rapport de la distance 2/ à celle que

franchit la lumière en une seconde, ou égal à-^> ce qui donne

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— 202 —

Maïs, en réalité, l'objectif ne se confond jamais avec le miroir tournant, et
même l'expérience exige qu'on établisse entre eux une distance telle, que
la déviation en est notablement diminuée. La correction qu'il faut faire
subir à la valeur ci-dessus ressort clairement delà construction représentée
dans la figure 2.

On prolonjçe les traces c\l, c]3l du plan du miroir tournant dans les
deux positions qu'il occupe aux instants précis qui limitent la durée d'une
excursion de la lumière vers le miroir concave, et l'on construit, relative-
ment à ces traces, les points a^ et a"' symétriques du point a'. L'angle
cl' co!" est bien alors égal à 2 w, et serait égal aussi à l'angle de déviation, ^\
l'objectif avait son centre appliqué en c ; mais comme, en réalité, celle
condition ne peut être remplie, et comme l'objectif est toujours placé à
une certaine distance i' du miroir, l'angle de déviation égal à Vangle
opposé a'^oa'^' est moindre que o!' ca'" égal à2a>. Ces angles étant très-petits
et aux sommets de deux triangles qui ont même base ol' a"\ donnent sen-
siblement , avec leurs hauteurs l et /+^'» 1^ proportion

^:2« ::/:/ + /•;
d'où il suit qu'au lieu d'avoir simplement

^=Sco, on a ^=2»Xtx77-

En conséquence, il vient pour la véritable valeur de la déviation,

et, pour la vitesse de la lumière,

8ff/*nr

V=

rf(/+n

Cette formule peut servir en effet à calculer la vitesse de la lumière dans
l'air avec une approximation qui dépend de la précision avec laquelle on

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— 203 —

mesure la déviation, ainsi que les diverses quantités représentées par les
lettres /, T, r et n.

On arrive à la même expression en raisonnant de cette autre manière:
la vitesse de la lumière est l'espace qu'elle parcourt dans l'unité de
temps

or

remplaçante et t par leurs valeurs, on trouve, comme précédemment,

La même méthode s'applique à la mesure de la vitesse de la lumière
dans tout milieu homogène et transparent que l'on placerait entre le miroir
tournant et le miroir concave. Le milieu seul venant à changer sur toute la
longueur de ce trajet, la déviation varierait dans le simple rapport des
vitesses de la lumière dans le nouveau et dans l'ancien milieu. Si, par
exemple, on remplit d'eau l'espace compris entre les deux miroirs, sans
rien changer du reste, l'indice de réfraction de l'eau étant sensiblement
égal à -|-, la déviation doit augmenter dans le rapport de 3 à 4, pour con-
firmer la théorie des ondulations, ou diminuer dans le rapport de & à S
pour justifier le système de l'émission.

Mais quand on interpose une colonne d'eau comprise entre deux plans
parallèles, on est obligé de laisser entre ces deux plans et chacun des mi-
roirs une certaine distance ; alors la distance l se trouve partagée en deux
parties, l'une P occupée par le milieu réfringent, et l'autre Q où l'air per-
siste. En pareil cas, la déviation observée donne seulement la vitesse
moyenne U de la lumière dans un espace occupé en partie par l'air et en
partie par l'eau. Mais comme la vitesse V dans l'air est déjà connue, comme
la vitesse moyenne U s'obtient de la même manière, comme on peut me-
surer directement les longueurs P et Q, dont la somme est égale à /, on

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- 204 —
obtient facilement la vitesse V de la lumière dans l'eau. En effet, la vitesse
moyenne de la lumière dans le trajet P+Qest

(P+Q)VV\

PV-hQV •

d'où l'on tire

PVU

V'«

(P + Q)V-QD

Au reste, pour trancher la question, qui intéresse à un si haut point la
théorie, il n'est pas nécessaire de mesurer la vitesse de la lumière dans
l'eau, ni de se préoccuper des moyens d'y parvenir ; il sufBt de constater
dans quel sens la déviation qui se produit en opérant uniquement daos
l'air, se modifie quand on interpose une colonne d'eau assez longue poar
produire un eflfet sensible; mieux vaut encore disposer dans Fappareil deux
lignes d'expériences, l'une pour l'air seul, l'autre pour l'air et l'eau, et
observer simultanément les deux déviations correspondantes. La comparai-
son en devient alors tellement facile, qu'il est inutile de procéder à aucune
mesure : on dispose les choses comme elles sont représentées dans la
figure â.

J'éviterai encore de compliquer le tracé géométrique de l'expérience,
en réduisant, comme précédemment, le faisceau de lumière à son rayon
central; il est bien entendu que son point de départ, marqué en a^ est tou-
jours la mire (fig. 5) formée par une ouverture carrée, traversée en son
milieu par un fil vertical, et dont l'image vue à l'oculaire offre l'aspect
représenté Ggure 6.

A droite et à gauche du faisceau direct, et sur la trajectoire de l'image
mobile, on place deux miroirs concaves M et M', dont les surfaces appar-
tiennent à la même sphère ayant son centre en c. Chacun d'eux limite nm
distance, uae ligne d'expérience qui s'étend de sa surface à celle du mi-
roir tournant.

Le rayon mobile trouve alors à se réfléchir à chaque tour dans deux
directions différentes, et quand il tombe sur M, et quand il tombe sur 31 ;
par suite, le nombre des apparitions de l'image a se trouve doublé; autre-

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— 205 —

ment dit, cette image est en réalité produite par la superposition des im-
pressions de deux images, Tune due au passage de la lumière suivant la
ligne cM, l'autre due à son passage suivant cW. Tant que les longueurs cM
et cW sont maintenues égales, tant que les milieux, traversés de part et
d'autre, restent identiques, l'accélération du mouvement de rotation, pro-
duisant sur les deux images une même déviation, ne saurait les rendre
distinctes l'une de l'autre. Mais Tin terposîtion d'un milieu réfringent sur l'une
des deux directions cM ou cW, altérant la symétrie parfaite du système,
doit, en modifiant la vitesse de la lumière dans l'une des deux voies, pro-
duire le dédoublement a'a^' de l'image a. C'est, en effet, ce qui arrive
lorsque, au devant du miroir M' on place le tuyau T rempli d'eau et ter-
miné, à ses deux extrémités, par des glaces parallèles. Seulement, pour
assurer le succès de l'expérience et en rendre le résultat plus apparent
et plus rigoureux, il est nécessaire de prendre encore certaines pré-
cautions.

L'interposition du tube à eau apporte dans la marche des rayons un
trouble dont il est facile de se rendre compte en considérant que la face
d'entrée T agit sur le faisceau convergent, de manière à rapprocher de la
normale tous les rayons, et à produire un allongement de foyer. Si, en
l'absence du tube, l'image mobile vient tomber exactement sur la surface
réfléchissante M', le tube étant remis en place, on observe que l'image
parait trouble à l'oculaire parce qu'elle lend à se former au delà du miroir
concave.

Pour rétablir le degré de convergence nécessaire à la netteté de l'image
en M', on place en avant du tube une lentille simple V d'une très-grande
longueur focale, facile à déterminer par le tâtonnement ou par le calcul.
Cela fait, l'image en retour présente la même netteté, soit qu'elle revienne
par l'un ou l'autre chemin ; elle ne varie plus que par la couleur et l'in-
tensité : blanche et vive, quand la lumière a constamment cheminé dans
l'air, elle devient verte et sombre par l'interposition de la colonne d'eau,
et si l'on n'avait recours à un artifice particulier, cette différence d'éclat
ne permettrait pas de voirie dédoublement qui doit survenir avec la dé-
viation.

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— 206 —

Appelant image dans Vair la superposition des Impressions produites
par les réapparitions rapides de Tirnage formée après le parcours complet
de la lumière dans l'air, et appelant image dans l'eau la superposition des
impressions de la lumière dirigée dans l'autre voie, je vais montrer com-
ment on les rend distinctes l'une de l'autre dans toutes les phases de l'expé-
rience.

Faisons tourner le miroir k raison de plus de trente tours par seconde,
afin d'avoir, en mettant Tœil à l'oculaire, une impression continue. Si l'on
masque le miroir M', on ne voit que l'image dans l'air; si, au contraire,
Ton transporte l'obstacle au devant du miroir M, on ne voit que l'image
dans l'eau, et pour que l'une ou l'autre soit entièrement visible (fig. 6), il
faut que le miroir concave, soit le miroir M' (fig. ft), reste découvert
dans toute la hauteur de la trace h de l'image mobile à sa surface. Veut-on
réduire la hauteur de l'image perçue, on n'a qu'à placer comme en M
(fig. 4), au devant du miroir concave, un écran percé d'une fente dont la
hauteur soit moindre que celle de la trace h; nécessairement l'image
perçue se réduit d'autant, et prend l'aspect représenté figure 7.

Couvrons donc le miroir M de son écran fendu, dégageons complète-
ment le miroir M', faisons tourner le miroir mobile «assez vite pour con-
fondre les impressions sans donner encore de déviation sensible ; il est évi-
dent que l'image perçue sera formée de la superposition de l'image dans
l'eau conservant toute sa hauteur, son intensité, et sa couleur propre, et de
l'image dans l'air, plus vive et plus basse, traversées toutes deux par le
même trait vertical et recliligne : a sera une image résultante, telle que
celle représentée figure 8.

Pour compléter l'appareil, il ne reste plus qu'à placer au foyer de Tocu-
laire un verre plan marqué d'un trait vertical qui, pour une rotation lente
ou même nulle du miroir tournant, se confonde avec le trait médian, image
du fil de la mire. Alors on peut lancer le miroir à toute vitesse, et à me-
sure que sa rotation s'accélère, on voit l'image se transporter en masse et
se disloquer, ainsi que dans la figure 9; le trait fixe appartenant à l'ocu-
laire reste là comme point de repère très-propre à faire juger des
grandeurs absolues et relatives des deux déviations.

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--207 —

En fait, la déviation de Timage médiane est toujours moindre que celle
des portions visibles de Timage verte, qui la dépasse en haut et en bas.
Si, par exemple, on adopte pour l'expérience les données suivantes :

r =3'*»

n = 500

i = 4m

P= 3'"

r=4™18

Q = 1'"

on a pour Timage blanche une déviation de 0'^",375, et pour l'image verte
une déviation de 0™™,469; leur différence ne peut évidemment pas
échapper à l'observation.

Mais l'image blanche, c'est l'image dans Tair, et sa déviation donne la
mesure de la durée du séjour de la lumière entre les deux miroirs; l'image
verte, c'est l'image dans l'eau, et sa déviation donne aussi la mesure du
temps correspondant à une même distance parcourue. Nous arrivons donc
à cette conclusion définitive et à tout jamais inconciliable avec le système
de l'émission :

La lumière se meut plus vite dans Pair que dans Veau.

DESCRIPTION DES APPAREILS. — DÉTAILS PRATIQUES
SUR LA MISE EN EXPÉRIENCE.

Quand j'ai résolu d'aborder cette opération délicate, mon premier soin
a été de me procurer un moteur spécial pour communiquer au miroir un
mouvement de rotation rapide et persévérant. M. Whealstone, l'inventeur
du miroir tournant, employait une machine qui agissait comme une sorte
de rouet au moyen d'un cordon embrassant les circonférences inégales
d'une roue motrice et d'une petite poulie solidaire avec l'axe du miroir; il
obtenait ainsi une vitesse de 6 à 800 tours par seconde. M. Bre-
guet, chargé par M. Arago de réaliser une vitesse plus grande encore, a
construit la machine déjà citée qui a paru à l'Exposition des produits de
l'industrie pour l'année 1844. L'application de l'engrenage de White aux
derniers mobiles, et l'extrême légèreté du miroir, permirent d'atteindre
de 1000 à 1500 tours par seconde. Au moment de choisir entre les

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— 208 —

deux systèmes, j'ai redouté les effets destructeurs de ces divers modes de
communication de mouvement; j'ai craint de ne pas pouvoir modiGer i
volonté la vitesse suivant le besoin, et la maintenir constante pendant un
temps suffisamment long. J'ai pensé, au contraire, obtenir vitesse, solidité
et régularité de marche en adoptant une petite machine qui utilise Técou-
lement des gaz par les orifices étroits.

Cette machine consiste en une petite turbine à vapeur (Og. il), assez
comparable à la sirène, mais qui donne comparativement peu de son. Le
même axe, sur lequel est fixée la couronne des palettes exposées à Taction
du fluide, porte aussi le miroir, ce qui réduit toute la partie mobile de
l'appareil à une pièce unique sur laquelle ont dû se concentrer tous les
soins du constructeur, sur laquelle doit porter également toute la surveil-
lance de l'expérimentateur. En jetant les yeux sur la figure, on saisit aa
premier coup d'oeil la disposition générale de la machine.

Au milieu se trouve une sorte de chambre qui communique avec le
générateur de vapeur. Cette chambre, représentée en détail figures 12 et 13,
est échancrée de manière à permetire d'ôter et de remettre l'axe à sa place
sans démonter les annexes qu'il porte; elle repose (fig. 11) sur deux
colonnes réunies inférieurement par une traverse; une arcade la surmonte
dans le but d'offrir avec la traverse inférieure les deux points d'appui qui
déterminent la position de l'axe du mobile. Cet axe est terminé en pointe à
ses extrémités qui s'engagent dans des empreintes coniques, pratiquées au
bout des vis d'acier maintenues par des contre-écrous, l'une au sommet de
l'arcade, l'autre au milieu delà traverse; ces vis sont d'ailleurs traversées
d'outre en outre par un canal étroit, creusé pour le passage de Thuile
déposée dans les petits réservoirs qui les terminent en haut et en bas.

Le réservoir supérieur fonctionne de la manière la plus simple: unlube
de caoutchouc lui communique, par l'intermédiaire de l'air contenu dans
un flacon, la pression d'une colonne de mercure de 0'",15 à 0",20. Sous
l'influence de cette pression, l'huile pénètre dans le canal de la vis et vient
suinter à l'extrémité supérieure de l'axe. Le réservoir inférieur supporte
aussi une égale pression; mais comme il s'agit de faire monter l'huile au-
dessus de son niveau, la vis se prolonge par un tube plongeant qui pénètre

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— 209 —

jusqu'au fond d'un godet intérieur dont les parois n'étant pas rigoureuse-
ment en contact avec celles du réservoir, laissent la pression se trans-
mettre librement par l'air à la surface de l'huile. Par ce moyen, les deux
extrémités de l'axe du mobile sont incessamment et abondamment lu-
brifiées.

Si maintenant on examine le mobile lui-même, on voit que son axe
porte trois appendices différents: l'un situé au-dessus et les deux autres
au-dessous de la chambre à vapeur.

Le premier seulement a la forme circulaire (fig. 14). C'est un disque
analogue à celui de la sirène et percé d'une rangée de vingt-quatre trous
situés à égales distances du centre; les cloisons qui les séparent sont
planes, minces et inclinées de manière à recevoir le choc du fluide élas-
tique et à fonctionner comme aubes de la turbine. La vapeur s'échappe de
la chambre placée au-dessous (fig. 13), par deux orifices pratiqués aux
extrémités d'un même diamètre dans l'épaisseur de la paroi et percés obli-
quement en sens inverse de l'inclinaison des palettes du disque tournant.
Comme ce disque est placé très-près de la paroi sous-jacente, le fluide qui
s'écoule des orifices fixes est obligé de changer de direction et produit une
réaction qui sollicite successivement toutes les aubes à circuler dans le
même sens, autour de leur centre commun.

Il eût été plus conforme à la théorie d'employer des aubes courbes;
mais j'en ai été détourné par les difficultés qu'on aurait rencontrées pour
les construire avec toute la régularité désirable; d'ailleurs il ne s'agit pas,
en pareille circonstance, de réaliser un effet utile, mais bien d'obtenir une
certaine vitesse. Or, comme la force motrice est à discrétion, on arrive faci-
lement, avec des aubes plates, à réaliser les vitesses que comportent la déli-
catesse des pivots et la résistance de la matière au développement excessif
de la force centrifuge. En laissant écouler la vapeur sous une pression d'une
dçmi-atmosphère seulement, on fait prendre au mobile une vitesse de six
à huit cents tours ; le calcul et la manifestation de certains phénomènes
s'accordent à montrer qu'il ne serait pas prudent d'aller beaucoup au delà.
Quand on compare ce résultat à celui qu'a obtenu M. Bréguet, il semble
que la turbine à vapeur reste en arrière de la machine à roues dentées ;

27

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— 210 —

mais si Ton compare les dimensions des miroirs entraînés dans les deux
cas, on trouve que l'avantage est encore à la nouvelle machine : pour Tob-
servation, il vaut mieux faire huit cents tours avec un miroirdeO'",044,que
douze cents avec un miroir de O^jOlO de diamètre.

Dans sa partie inférieure (fig. 11), Taxe est interrompu par un anneau
dans lequel on enchâsse un ou deux miroirs placés dos à dos ; des viroles à
vis les maintiennent en place, en exerçant une pression modérée; les ipi-
roirs sont en verre, taillés dans une même glace parallèle et argentés sur
les faces qui ont appartenu au môme côté de la glace. L'étamage au
mercure ne résiste pas à une rotation de plus de deux cents tours par
seconde, même après s'être consolidé par le temps et après être demeuré
deux ou trois années en repos. La partie réfléchissante de l'amalgame qui
reste toujours liquide, chassée par la force centrifuge, se réfugie vers les
bords, s'écoule dans la monture, et l'on voit apparaître au milieu du miroir
une bande mate, qui s'étend de proche en proche, et finit par envahir
la surface tout entière ; voilà pourquoi il a fallu recourir à l'étamage
solide à l'argent tel qu'on commence à l'appliquer régulièrement dans le
commerce.

Entre l'anneau récepteur des miroirs et la chambre à vapeur, l'axe
reparaît dans une étendue suffisante pour recevoir un dernier annexe de
forme triangulaire, et muni de trois vis susceptibles de se déplacer dans le
sens vertical. Cet organe est destiné à rétablir après coup, par la distribu-
lion de sa masse, la coïncidence de l'axe d'inertie du système tournant, avec
son axe de figure. En cela il joue un rôle très-important. Quelque soin
qu'on apporte dans la construction pour rendre le mobile parfaitement
symétrique, l'hétérogénéité de la matière ne permet pas de faire passer
d'emblée l'axe d'inertie par les pointes qui déterminent l'axe de rotation.
L'appareil vibre en tournant; il se produit un son dont l'intensité menace
les pivots d'une prompte destruction. L'adjonction du compensateur d'inertie
permet de remédier à cet inconvénient redoutable. Un coup de lime, appliqué
méthodiquement sur un ou deux des trois sommets du triangle, ramène
d'abord le centre de gravité du système sur l'axe de figure, qui déjà croise
ainsi l'axe d'inertie. Pour redresser ce dernier et le faire coïncider avec

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— 211 —

l'autre, il n'y a plus qu'à déplacer convenablement deux des vis du com-
pensateur*.

Quelque soin que l'on prenne pour opérer cette rectification, on ne
réussit jamais à annuler complètement les vibrations sonores qui se déve-
loppent sur les pivots; car, lors même qu'on arriverait à distribuer la
masse de manière à équilibrer le système ainsi qu'à annuler le couple résul-
tant des forces centrifuges, les pivots n'étant pas rigoureusement de révo-
lution, produiraient encore des chocs ou des pressions périodiques qui
suffisent pour engendrer un son; mais on réussit au moins à placer la ma-
chine dans de telles conditions, qu'elle peut marcher des heures entières
sans détérioration appréciable; ce qui est le point essentiel, et constitue la
solution pratique des difficultés qui s'opposaient à l'emploi régulier du mi-
roir tournant.

Quant à la dureté qu'il faut communiquer aux extrémités de l'axe et
des vis d'acier qui le maintiennent en place, pour ralentir l'usure aux points
de contact, je m'en suis complètement remis aux soins et à l'expérience

4. Voici comment on procède à ces deux rectifications : On relire le mobile et on le place horizon-
talement en le faisant reposer par ses extrémités sur deux glaces inclinées suivant un angle moindre
que celui des deux génératrices des cônes terminaux. Dans cette situation, le mobile tourne avec une
extrême facilité; et si son centre de gravité n'est pas exactement sur la ligne des pointes, il oscille
autour d^une position d'équilibre avec une vitesse qui donne la notion du sens et de la grandeur de la
correction à faire; on use alors à la lime ceux des sommets du compensateur qui, dans la position
d'équilibre, se placent au-dessous du plan horizontal, mené par l'axe du corps : peu à peu on arrive à
rendre l'équilibre indifférent, et dès lors les axes de 6gure et d'inertie se coupent au centre de gravité
du système.

Il se peut néanmoins qu'ils fassent encore un certain angle entre eux : on en est averti par la per-
sistance du son d'axe et des vibrations qui raccompagnent lorsque, le mobile étant remis en place, on
vient à faire fonctionner la machine. 11 faut alors procéder à une seconde rectification beaucoup plus
délicate encore que la première; pour cela on s'en prend aux vis à régler, que je désignerai par les
numéros d'ordre 1,2, 3. On surcharge d'abord la vis n° ^ de quelques centigrammes de cire à l'une
de ses extrémités, et l'on en fait autant sur le milieu du côté opposé au compensateur. Le centre de
gravité ne change pas de position; cependant, quand on met la machine en action, il peut arriver que
les vibrations soient devenues moins ou plus intenses, ou bien qu'il ne soit survenu aucun changement
appréciable. Dans le premier cas, il faut agir sur la vis n*" 1 dans le sens de la surcharge ou en sens
opposé; dans le cas contraire, il faut la laisser en place et agir sur les vis 2 et 3. On tâte alors dans
quel sens il faut les déplacer, on les surchargeant simultanément, en sens inverse, de petites masses
égales, que l'on équilibre par deux masses semblables placées aux deux bouts de la vis n» 1, et Ton
agit peu à peu en les déplaçant dans le sens indiqué jusqu'à ce qu'on n'obtienne plus d'amélioration
sensible; puis on revient à la vis n° 4, et ainsi de suite, de manière à atténuer^ autant que possible, le
son d'axe, par cette méthode d'approximations successives.

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— 212 —

consommée de M. Froment, notre habile artiste français, qui m'a si puis-
samment secondé, et dont le nom rappelle déjà de si nombreux et si
parfaits ouvrages.

A côté de la petite turbine représentée conformément à la descriplion
que je viens d'en donner, on voit, dans la figure 11, les deux flacons des-
tinés à régler l'alimentation d'huile; remplis d'air, ils communiquent chacun
avec l'un des réservoirs précédemment décrits. Quand on veut développer
la pression, on verse du mercure dans le tube vertical qui plonge au fond
de chacun des flacons. L'air se comprime et exerce une pression mesurée
par la hauteur de colonne soutenue à l'intérieur du tube. En vertu de la
parfaite adaptation des cônes terminaux dans leurs creux respectifs, l'huile
est gardée sous une pression de 0'",15 à O^jQO, et ne suinte que très-lente-
ment quand la machine fonctionne.

Le générateur chargé de fournir un écoulement constant de fluide
élastique est une simple chaudière semblable à celles qui, dans les cabinets
de physique, sont annexées aux petits modèles de la machine de Watt. Je
ne m'arrêterai donc pas à la décrire. Je dirai seulement que sa capacité
est de 25 litres, qu'elle est pourvue d'un manomètre, d'une soupape, d'un
tube jaugeur du niveau, et d'un ajutage à robinet pour régler la dépense
de la vapeur et sa vitesse d'écoulement. Le tube de communication qui se
rend à la turbine a dû être garni de plusieurs épaisseurs de lisières pour
diminuer la perte de chaleur par rayonnement, et réduire autant que pos-
sible la condensation qui en résulte.

Malgré cette précaution, la vapeur arrivait au petit moteur tellement
chargée de liquide, qu'il a fallu la surchauCfer avec une forte lampe h
esprit-de-vin avant son admission dans la turbine. La pièce destinée à cette
opération, ou le sur chauffeur^ est un tube en métal aplati, tel qu'on le voit
dans la figure, et qui porte un robinet à trois fins pour la mise en train.
Dans sa position normale, ce robinet permet la libre communication de
la chaudière à la turbine; mais en agissant sur la clef dans un sensoudans
l'autre, on suspend l'écoulement, ou l'on dirige la vapeur à Textérieur par
un tube additionnel sans la laisser passer à travers la machine. C'est ainsi
qu'on rejette au dehors l'eau qui se condense au moment de la mise en

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— 213 —

iraîn dans Tintérieur du tube de communication. Dès que l'eau cesse d'être
entraînée en quantité notable, on remet le robinet à trois fins dans sa po-
sition normale; aussitôt la vapeur se dirige à travers le surchauffeur et
va agir sur la turbine comme un gaz véritable. Quand l'écoulement est
ainsi établi, on en règle la vitesse au moyen du robinet ordinaire qui tient à
la chaudière et qui s'ajuste au tube de communication. Afin d'agir sur la
clef de ce robinet, du lieu même où l'on observe, on se sert d'un cordon
enroulé sur un petit treuil placé à la portée de la main.

Il va sans dire que, pour conserver la netteté des images, le miroir
tournant doit être abrité par des écrans convenablement disposés, contre
les rejaillissements de la vapeur et de l'huile, et contre Tinlerposition des
courants d'air échauffés.

Il importe également de conserver à la colonne d'eau qui fait partie de
l'appareil, toute sa transparence et son homogénéité. Placée dans un tube
de zinc entre des glaces parallèles, cette eau se présente aux rayons qui vont
et viennent, sous une épaisseur de 3 mètres ; c'est en réalité comme si l'on
opérait sur une épaisseur double. Or, il est évident que pour une épaisseur
de 6 mètres, la coloration la plus faible ajoutée à celle du milieu, ou la
suspension des particules les plus rares, produirait bientôt une extinc-
tion complète des rayons qui s'y propagent, de même que les plus
petites variations de densité troubleraient leur marche, au point de com-
promettre les observations. J'ai reconnu que l'eau commune qui a passé
par le filtre des fontaines ordinaires présente toute la limpidité désirable,
et même une transparence bien supérieure à celle de Teau distillée, dans
laquelle flottent toujours des matières organiques qui se reproduisent sans
cesse; mais pour que celte eau restât claire, pour éviter qu'elle se chargeât
de flocons d'oxyde de zinc, il a fallu recouvrir le métal d'une forte couche
de vernis. Puis, en ayant soin de ne pas remplir le tube, on se réserve la
facilité de rétablir, par l'agitation, l'homogénéité du milieu, malgré les
variations inévitables de la température ambiante. Enfin il peut arriver que,
malgré toutes ces précautions, l'image à l'oculaire soit encore trouble et
dlOforme; c'est qu'alors les glaces qui terminent la colonne d'eau sont
forcées dans leurs montures; il faut en pareil cas leur donner du jeu dans

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1

— 214 —

les sertissures et recourir simplement à la cire pour prévenir Técoulement
du liquide sans exercer de pressions inégales.

Jusqu'ici, rien ne laisse supposer que je me sois préoccupé des moyens
de mesurer la vitesse de rotation du miroir; c'est qu'en effet, tant qu'il ne
s'agit que d'apprécier les vitesses relatives de la lumière dans l'air et dans
Teau, la détermination du mouvement angulaire du miroir n'offre qu'un
intérêt secondaire. Cependant, ne fût-ce que pour connaître la puissance
du moteur que j'avais adopté, j'ai mis à profit le son que donne l'axe en
tournant avec rapidité, pour le comparer à celur d'un diapason étalonné,
et pour déduire approximativement de l'intervalle musical de ces deux
sons, le nombre de tours du mobile sur lui-même ; j'ai ainsi reconnu que
la petite turbine à vapeuracquiert facilement, par une pression de -J- atmo-
sphère, une vitesse de six à huit cents tours par seconde. Mais déjà, par
une vitesse de cinq cent douze tours, qui donne l'unisson de Tm^^, la ques-
tion est jugée; la déviation a lieu simultanément pour les deux images, et
la déviation de l'image dans l'eau est manifestement plus grande que celle
de l'image dans l'air. De plus, en tenant compte des longueurs d'air et
d'eau traversées, les déviations se montrent sensiblement proportionnelles
aux indices de réfraction.

RÉSUMÉ. — CONCLUSION.

Depuis nombre d'années, deux systèmes rivaux prétendent à l'expli-
cation des phénomènes lumineux. Parmi ces phénomènes, l'un des plus
simples et des plus apparents, la réfraction, résulte de deux actions opposées
de Ja part des corps, suivant qu'on cherche à l'interpréter dans l'une ou
dans l'autre théorie. D'après le système de l'émission, le changement de
direction de la lumière serait dû h une accélération subie à son entrée
dans les milieux réfringents. Dans le système des ondulations, ce même
changement de direction devrait coïncider avec un ralentissement dans la
vitesse de propagation du principe lumineux.

Frappé de cet antagonisme entre les deux systèmes, M. Arago déclare,
en 1838, que l'un des deux succombera le jour où l'on constatera, par une

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— 215 —

expérience directe, dans quel sens se modifie la vitesse, lorsque la lumière
pénètre d'un milieu rare dans un milieu plus dense, lorsqu'elle passe de
l'air dans l'eau ou dans tout autre liquide; en même temps il annonce que
le miroir tournant, récemment inventé par M. Whealstone, servira àréaliser
une pareille entreprise.

Douze années s'écoulent sans qu'on puisse saisir au retour le rayon
fugitif réfléchi par le miroir tournant. C'est alors qu'en lui associant un mi-
roir concave, je reconnais que le miroir tournant peuf donner à l'observa-
teur l'image fixe d'une image mobile; image fixe pour une rotation uniforme,
mais qui se dévie en raison directe de la vitesse angulaire du miroir et de
la durée du double parcours de la lumière entre deux stations très-rap-
prochées. Un calcul très-simple montre que l'on obtient ainsi un signe
sensible et mesurable de la durée de la propagation du principe lumineux
entre deux poinls distants d'un petit nombre de mètres. Dès lors il devient
possible d'interposer aussi bien ou de l'air ou de l'eau, et de juger des
vitesses relatives par les déviations correspondantes. Un artifice expéri-
mental permet, en outre, d'obtenir simultanément les deux déviations, de
les superposer dans le champ d'un même instrument, et d'en opérer la
comparaison directe sans les rapporter à une unité commune, sans qu'il
soit besoin de prendre aucune mesure.

Que l'on modifie la vitesse du miroir ou la distance des stations ou
celle des différentes pièces de l'appareil, les déviations changent de gran-
deur sans doute; mais toujours celle qui correspond au trajet dans l'eau se
montre plus grande que l'autre, toujours la lumière se trouve retardée dans
son passage ;i travers le milieu le plus réfringent.

La conclusion dernière de ce travail consiste donc à déclarer le sys-
tème de l'émission incompatible avec la réalité des faits.

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DÉTERMINATION EXPÉRIMENTALE

DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE

PARALLAXE DU SOLEIL*

(Académie des Sciences, 22 septembre i802.)

Dans la séance du 6 mai 1850, j'ai donné le résultai d'une expérience
différentielle sur la vitesse de la lumière dans deux milieux d'inégales den-
sités, et j'ai indiqué que, plus lard, le même procédé, fondé sur l'emploi du
miroir tournant, servirait à mesurer la vitesse absolue de la lumière dans
l'espace.

Au commencement de Tété, l'appareil se trouvait en état de fonc-
tionner, mais la mauvaise saison ne m'a pas permis de me livrer aussi
promptement que je l'aurais désiré à des observations qui exigeaient le
concours de la lumière solaire.

Cependant le ciel a fini par se découvrir, et, profitant de ces derniers
beaux jours, j'ai obtenu des résultats qui me semblent contenir, à peu de
chose près, l'expression de la vérité.

L'appareil actuel ne diffère essentiellement de celui qui a été précé-
demment décrit que par l'adjonction d'un rouage chronométrique destiné
à mouvoir un écran circulaire denté, pour la mesure exacte de la vitesse

4. Voir C. R. de l'Ac. des Se, t. LV, p. bO\.

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_ 217 —

du miroir et par l'extension de la ligne d'expérience qui, au moyen de
réflexions multiples, a été portée de H à 20 mètres. Augmentant ainsi la
longueur du trajet lumineux et apportant plus d'exactitude dans la me-
sure du temps, j'ai obtenu des déterminations dont les variations extrêmes
ne dépassent pas j^, et qui, combinées par voie de moyenne, donnent
rapidement des séries qui s'accordent au 7}^.

En déûnitive la vitesse de la lumière se trouve notablement diminuée.
Suivant les données reçues, cette vitesse serait de 308 millions de mètres
par seconde; et l'expérience nouvelle du miroir tournant donne, en
nombre rond, 298 millions.

On peut, ce me semble, compter sur l'exactitude de nombre, en ce sens
que les corrections qu'il pourra subir ne devront pas s'élever au-dessus de
500,000 mètres.

Si l'on accepte ce nouveau chiffre et qu'on le combine avec la con-
stante de l'aberration : 20^,45 pour en déduire la parallaxe du soleil qui
est évidemment fonction de l'un et de l'autre, on trouve au lieu de 8'^57,
la valeur notablement plus forte 8'', 86. Ainsi la distance moyenne de la
terre «lu soleil se trouve diminuée environ de -,V.

Pour donner une idée du degré de confiance qu'on peut accorder au
système d'observation qui a été employé dans celte circonstance, je trans-
crirai ici une série de déterminations brutes, choisie parmi celles dont la
moyenne s'accorde le mieux avec la moyenne générale.

4024

4025

4029

4028

4027

4026

4027

4025

4026

4027

4026

4026

4026

1025

4026

4028

4028

4027

4026,5

4027

Moyenne 4026,7

Ce nombre 1026,7 se rapporte à une longueur arbitraire qui intervient
dans l'appareil et que l'on fait varier à chaque détermination de manière
à obtenir un déplacement constant de l'image déviée par le miroir tour-
nant.

23

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1

— 218 —

Dans une prochaine communication je m'appliquerai à donner de l'ap-
pareil une description suffisante pour offrir une base à la discussion, et
pour reconnaître le talent et les services des artistes éminents qui ont bien
voulu m' assister.

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DÉTERMINATION EXPÉRIMENTALE

DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE

DESCRIPTION DES APPAREILS*

(Académie des Ikiences, 24 novembre i86S.)

Malgré le peu d'espace et le manque de figures, j'essayerai de décrire,
dans ses parties principal es, l'appareil qui vient de me servir à recueillir
sur la vitesse de la lumière une valeur si différente de celle qu'on con-
naissait.

L'appareil se compose :

D'une mire microscopique, taillée à jour à la surface d'une lame de
verre argenté;

D'un miroir tournant porté sur l'axe d'une petite turbine à air ;

D'une soufflerie à pression constante;

D'un objectif achromatique;

D'une série impaire de miroirs sphériques concaves en verre argenté;

D'une glace à réflexion partielle;

D'un microscope à micromètre;

Et d'un écran circulaire en forme de roue dentée mis en mouvement
par un rouage chronométrique.

Je décrirai d'abord l'appareil au repos.

4 . Voir C. R. de l'Acad. des Se, t. LV, p, 792 ; Cosmos, t. XXI, p. 59».

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— 220 —

Un faisceau de lumière solaire horizontalement réfléchi par un hélîo-
stat, vient tomber sur la mire micrométrique qui consiste en une série de
trails verticaux distants les uns des autres de -/^- de millimètre; cette ligne
qui, dans l'expérience, est l'étalon de mesure, a été divisée avec beaucoup
de soin par M. Froment. Les rayons qui ont traversé ce plan d'origine se
rendent sur le miroir rotatif à surface plane, où ils éprouvent une pre-
mière réflexion qui les renvoie à û. mètres de distance vers le premier
miroir concave. Entre ces deux miroirs, et le plus près possible du miroir
plan, vient se placer l'objectif ayant d'un côté l'image virtuelle de la mire
et de l'autre le miroir concave, à deux de ses foyers conjugués. Ces condi-
tions étant remplies, le faisceau de lumière après avoir traversé l'objectif va
former une image de la mire à la surface de ce premier miroir concave.

De là le faisceau se réfléchit un peu obliquement afin d'éviter l'appa-
reil du miroir rotatif, dont il va former l'image à une certaine dislance
dans l'espace. Au lieu où cette image se produit, on place le second miroir
concave orienté de telle sorte que le faisceau, encore une fois réfléchi,
repasse auprès du premier miroir sphérique en formant une seconde image
de la mire; celle-ci est reprise par une troisième surface concave, et ainsi de
suite jusqu'à formation d'une dernière image de la mire à la surface d'un mi-
roir concave d'ordre impair. J'ai pu employer ainsi jusqu'à cinq miroirs qui
développaient une ligne de 20 mètres de long. Le dernier de ces miroirs, sé-
paré de l'avant-dernier qui lui fait face par une distance de 4 mètres, égale
à son rayon decourbure, renvoie le faisceau exactement sur lui-môme; condi-
tion qu'on remplit sûrement en superposant à la surface du miroir opposé
l'image d'allée avec l'image de retour; cela fait, on est certain que le faisceau
retourne tout entier au miroir plan de l'appareil rotatif, et que finalemeat
tous les rayons repassent par la mire, point par point, comme ils sont entrés.

On arrive à constater ce retour des rayons et à se procurer une image
accessible, en détournant par réflexion partielle à la surface d'une glace
inclinée une partie du faisceau qu'on examine avec un microscope faible.
Ce dernier, semblable en tout point aux microscopes micrométriques en
usage dans les observations astronomiques, forme avec la mire et la glace
inclinée un tout solidaire très-stable.

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— 221 —

Dans l'appareil ainsi décrit, Tiniage renvoyée vers le microscope et
formée par les rayons de retour occupe une position déûnie par rap-
port à la glace et à la mire elle-même : cette position est précisément celle
de l'image virtuelle de la mire vue par réflexion dans le plan de la glace;
mais quand le miroir plan vient & tourner, cette image change de place,
attendu que pendant la durée du temps que la lumière emploie à parcourir
deux fois la ligne des miroirs concaves, le miroir rotatif continue de tourner
et que les rayons au retour ne se trouvent plus sous la même incidence
qu'au moment de l'arrivée. 11 en résulte que l'image de retour est déplacée
dans le sens du mouvement du miroir, et cette déviation augmente avec la
vitesse de rotation; elle augmente évidemment aussi avec la longueur du
trajet et avec la distance qui la sépare du miroir tournant.

La manière dont ces diverses quantités interviennent dans l'expérience,
ainsi que la vitesse de la lumière elle-même, s'exprime par une formule
très-simple qui a été déjà établie et que je n'aurai qu'à rappeler ici.

Appelant V la vitesse de la lumière, n le nombre de tours du miroir,
l la longueur de la ligne brisée comprise entre le miroir tournant et le der-
nier miroir concave, r la distance de la mire au miroir tournant et d la
déviation, on trouve par la discussion de l'appareil .

8igw/r
^ — d

expression qui donne la vitesse de la lumière au moyen de quantités
qu'il faut mesurer séparément.

Les distances / et r se mesurent directement à la règle ou par un ruban
de papier qu'on reporte ensuite sur l'unité de longueur. La déviation d
s'observe micrométriquement, mais il reste à montrer comment on mesure
le nombre n des tours du miroir par seconde.

Disons d'abord comment on imprime au miroir une vitesse constante.

Ce miroir en verre argenté, qui a 0",Oift de diamètre, est monté direc-
tement sur l'axe d'une petite turbine à air d'un système connu, admira-
blement construite par M. Froment; l'air est fourni par une soufflerie à
liante pression de M. Cavaillé-Coll, qui s'est acquis une juste renommée

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— 222 —

dans la fabrication des grandes orgues; et comme il importe que la pres-
sion soit d'une grande fixité, au sortir de la soufflerie l'air traverse un
régulateur récemment imaginé par M. Cavaillé et dans lequel la pression
ne varie pas de \ de millimètre sur 0",30 de colonne d'eau. En s'écoulant
parles orifices de la turbine, l'air représente donc une force motrice remar-
quablement constante; d'un autre côté, le miroir en s'accéiérant rencontre
bientôt dans l'air ambiant une résistance qui, pour une vitesse donnée, est
aussi parfaitement constante, Le mobile, placé entre ces deux forces con-
traires qui tendent à Téquilibre, ne peut manquer de prendre et de garder
une vitesse uniforme. Un obturateur quelconque, agissant sur l'écoulement
de l'air, permet d'ailleurs de régler cette vitesse dans des limites très-
étendues.

Restait enfin à compter le nombre de tours ou plutôt à imprimer à ce
mobile une vitesse déterminée. Ce problème a été complètement résolu de
la manière suivante :

Entre le microscope et la glace à réflexion partielle se trouve un disque
circulaire dont le bord finement denté empiète sur l'image qu'on observe
et l'intercepte en partie; le disque tourne uniformément sur lui-même, en
sorte que si l'image brillait d'une lumière continue, les dents qu'il porte à
sa circonférence échapperaient à la vue par la rapidité du mouvement; mais
l'image n'est pas permanente, elle résulte d'une série d'apparitions discon-
tinues qui sont en nombre égal à celui des révolutions du miroir; et, dans le
cas particulier où les dents de l'écran se succèdent aussi en même nombre,
il se produit pour l'œil une illusion facile à expliquer qui fait apparaître la
denture comme si le disque ne tournait pas. Supposons donc que ce disque
portant n dents à sa circonférence fasse un tour par seconde et qu'on
mette la turbine en marche, si en réglant l'écoulement de l'air on parvient
à maintenir l'apparente fixité des dents, on pourra tenir pour certain que
le miroir fait effectivement n tours par seconde.

M. Froment qui avait fait la turbine a bien voulu se charger de com-
poser et de construire un rouage chronométrique pour faire mouvoir le
disque, et la réussite est tellement complète que journellement il m'arrive
de faire tourner le miroir à quatre cents tours par seconde et de voir les

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— 223 —

deux appareils marcher d'accord ii un dix-millième près pendant des mi-
nutes entières.

Cependant, après avoir obtenu toute sécurité du côté de la mesure du
temps, j'ai été surpris de constater dans mes résultats des discordances qui
n*étaient pas en rapport avec la précision des moyens de mesure ; après
d'assez longues recherches j'ai fini par trouver que la cause d'erreur était
dans le micromètre qui ne comporte pas, à beaucoup près, le degré de
précision qu'on lui attribue volontiers.

Pour faire face à cette difficulté imprévue, j'ai introduit dans le sys-
tème d'observation une modification qui, finalement, revient à un simple
changement de variable; au lieu de mesurer micrométriquement la dévia-
tion, j'ai adopté pour celle-ci une valeur constante, soit -j^ de millimètre,
ou 7 parties entières de l'image observée, et j'ai cherché par expérience
quelle était la distance qu'il fallait établir entre le miroir tournant pour
produire cette déviation; les mesures portant alors sur une longueur d'en-
viron i mètre, les dernières fractions gardaient encore une grandeur
directement visible qui ne laissait plus place à l'erreur. Par ce moyen l'ap-
pareil a été purgé de la principale cause d'incertitude. Depuis lors les
résultats se sont accordés dans les limites des erreurs d'observation et les
moyennes se sont fixées de telle sorte que j'ai pu donner avec con-
fiance le nouveau chiffre qui me parait devoir exprimer, à peu de chose
près, la vitesse de la lumière dans Tespace.

A savoir : 298,000 kilomètres par seconde de temps moyen.

A la suite des explications fournies par L. Foucault à rAcadémie des sciences, nous
croyons devoir donner dans le tableau suivant (tabl. I) les données numériques et les
résultats de plusieurs séries d'expériences dont nous ayons trouvé le détail.

Ainsi qu'il est dit dans le mémoire, la vitesse V est donnée par la formule

dans laquelle n désigne le nombre de tours du miroir, l la longueur de la ligne brisée

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— 221 —

comprise entre le miroir toarnant et le dernier miroir concave, r la dislance de la mire
au miroir tournant et d la déviation.

TABLEAU I.

DATE

DE L'E\PéRIBNCE.
1

%t Mai 1862.

23 Mai

25 Mai

30 Mai

3 Juin

4 Juin

8 Juin

9 Juin

9 Juin

25 Juin

27 Juin

29 Juin

9 Juillet. . . .
44 Juillet....
20 Juillet. . . .
4" Août

48 Septembre

49 Septembre

24 Septembre
24 Septembre

VALEOR

DB LA DÉVIATION
BN DIVISIONS.

VALEUR

DB 1 HILLIIIBTRB
BN DIVISIONS.

d

l

r

2

8

4

5

6

niillim.

ZB êtres.

mètres.

73,91

446,56

0,63409

20,07

0,94

90,12

415,20

0.78229

20,07

4,452

75,34

415,20

0,65373

20,07

0.969

84,645

446,37

0,72737

20,085

4,068

77,334

446,36

0,66464

20,245

0,973

77,42

446,36

0,66535

20,245

0,9735

58,67

tt

0,50770

20,39

0,735

58,42

445,82

0,5044

20,39

0,734

58,105

445,29

0,50399

20,39

0,734

83,93

♦446,00

0,723534

20,41

4,049

83,3875

♦145,857

0,749745

20,44

4,05

83,43

♦444,9

0,726409

20,40

4,055

83,9187

♦445,843

0,724447

20,40

4,051

82,775

♦444,39

0,72362

20,40

1,0535

83,29

♦444,98

0,724386

20,40

4,0535

104,49

♦445,29

0,906323

20,305

4,33

»

»

0,7

20,232

4,0254

»

»

0,7

20,24

4,0257

»

»

0,7

20,24

4,0284

»

»

0,7

20,24

4,0292

kilomètres.

299404

297447

299064

296474

297960

297782

296751

298286

2985i9

297478

299329

297973

297536

298572,5

298256,7

299549

297940,640

298027,822

298843,29

299163,02

secondes.

8,8344

8,89352

8,8S57

8,9428

8,8683

8,8736

8,9045

8,8586

8,8544

8,8827

8,8277

8,8679

8,8809

8.8504

8,8595

8,8242

8,8689

8,8663

8,8424

8,8329

' Les nombres marqués d'un astérisque correspondent à des mesures qui ont été prises sur une longueur de 0,**7.

Dans ces expériences, n a eu la valeur constante PO et le produit Sirn constant éga-
lement, a été pris égal à 10,053; les quantités / et r, mesurées directement comme il est
dit ci-dessus, sont indiquées au tableau dans les colonnes 5 et 6. La valeur de d, dans
les premières expériences, était mesurée à l'aide d'une vis micrométrique ; la deuxième
colonne donne en divisions de la vis la valeur du déplacement; d'autre part, Foucault
mesurait à l'aide de la même vis une longueur connue de O'^OOl, et la troisième coloDoe
donne les moyennes des mesures; le quotient du premier de ces nombres par le second
donne en fractions de millimètres la valeur de la déviation telle qu'elle est portée à la

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— 225 --

colonne 1. (Dans quelques séries, la longueur étalon mesurée était seulement de0'',0007;
les nombres qui mesurent le millimètre ont été obtenus par une division: ils sont
signalés par un astérisque dans le tableau.)

TABLEAU II.

21 SEPTEMBRE.

21 SEPTEMBRE.

18 SEPTEMBRE.

10 SEPTEMBRE.

1~ SÉRIE.

2« SéRII.

4,025

4,024

4,027

4,030

4,024

4,025

4,029

4,029

4,027

4,029

4,029

4,0295

4,028

4,028

4,027

4,030

4,029

4,027

4,027

4,030

4,024

4,026

4,030

4,030

4,029

4,027

4,029

4,029

4,026

4,025

4,027

4,0285

4,028

4,026

4,027

4,029

4,027

4,027

4,027

4,029

4.027

4,026

4,028

4,029

4,028

4,026

4,028

4,028

4,026

4,026

4,028

4,028

.4,027

4,025

4,0295

4,029

4,026

4,026

4,0305

4,029

4,027

4,028

4,030

4,0285

4,028

4,028

4,0275

4,0295

4,024

4,027

4,027

4,029

4,023

4,0265

4,0275

4,0295

Moyennes

4,025

4,027

4,027

4,030

4,0264*

4,0265*

4,0284

4,0292

* Moins un millimètre d'erreur ? . 1

Dans les expériences définitives faîtes à partir du 18 septembre, Foucault a cherché
la valeur de rqui donnait à d la valeur constante de 0«,0007; dans ces expériences les
colonnes 2 et 3 doivent donc rester vides. Les valeurs correspondantes de r données dans
la colonne 6 sont les moyennes de vingt mesures prises dans chaque série; vu l'impor-
tance de ces mesures, nous donnons dans le tableau II le détail complet des mesures
effectuées dans ces dernières expériences.

La colonne 7 du tableau I contient les valeurs de la vitesse V, telles qu'elles résul-

29

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tent des nombres des colonnes précédentes. Enfin ia colonne 8 contient la parallaxe P
donnée par la formule

40P-4

dans laquelle G représente une constante* égale à 264 211 et où V est la valeur de la
Yitesse calculée de la lumière '.

4. Si Ton désigne par « la valeur de Taberration, par p le rayon de la terre, et par T la durée de
la rëyolution de la terre autour du soleil, on sait que Ton a :

^^ V T.tang. a
et comme les angles P et « sont très-petits :

d'où enfin

icP 4 8irp X480xeO X 60

480X60X60— "F Tu*

p^ J__>g^PX (480X60X60)»

La constante G est égak à -^ du coefficient de -rr- dans lequel on a introduit les valeurs suivaotes:

2 «p =40000 k»
T ==: 365,95 X 86400
« = 20',445

2. Noms reproduisons phis loin une lettre de M. Foucault, relative à la vitesse de la lumière, et
insérée dans le Journal des Débats ; nous donnerons également à l'explication des planches quelques
détails sur las expériences.

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SUR
UN NOUVEAU TÉLESCOPE EN VERRE ARGENTÉ

(Académie des Sciences, 16 fénier i857.)

J'ai été appelé, dans ces derniers temps, par le Directeur de TObser-
vatoire impérial, à étudier les diverses questions relatives à la construction
et au perfectionnement des instruments d'optique en usage dans la pratique
de l'astronomie. Au premier rang figure la lunette dont la portée s'étend à
mesure qu'on lui donne de plus grandes dimensions et qu'on apporte plus
de précision dans la fabrication des verres.

Après avoir pris connaissance des méthodes ;d'approximation par les-
quelles nos premiers artistes arrivent à construire une bonne lunette, il
m'a semblé qu'on gagnerait bien du temps sur la durée des essais, si au
lieu d'éprouver les objectifs en les dirigeant sur une mire éloignée, on pre-
nait image sur quelque objet très-petit, placé au foyer d'un collimateur. La
difficulté, il est vrai, se trouvait ainsi reculée plutôt que résolue, car en
pareille circonstance, le rôle assigné au collimateur suppose implicitement
qu'il possède toutes les qualités d'un objectif parfait.

On ne pouvait donc, sans tourner dans un cercle vicieux, recourir &

4 . Voir C. R. de VAcad, des SCj t. XilV, p. 339 ; Cosmos, t. X, p. 486. — • Une note sur cette ques-
tion avait été présentée à la Société philomathique, le 34 janvier 4857, Voir le journal V Institué et
les Procês-verbaux de la Soc. phil., 4857, p. 45.

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— 228 —

un autre objectif pour eu faire un collimateur. J'ai songé à employer le
miroir de télescope, dont on estime aisément le degré de perfection en
plaçant près du centre de courbure un objet délié, et en étudiant au mi-
croscope rimage qui se forme tout auprès de l'objet. Mais bientôt j'ai dû
renoncer à me procurer un miroir de métal qui résiste à ce genre
d'épreuves ; et, revenant à l'emploi du verre, j'en ai obtenu, par réQexion
partielle sur une surface sphérique concave, des images assez nettes pour
supporter le microscope. Bien qu'on fût encore un peu gêné par le défaut
. de lumière, le collimateur d'essai était réalisé; plus tard, comme il est dit
dans cette note, le collimateur est devenu & son tour un nouveau télescope.

La lunette astronomique, comparée au télescope de même dimension, a
toujours eu l'avantage de donner plus de lumière; le faisceau des rayons
incidents, qui tombe sur l'objectif de verre, le traverse en majeure partie
et contribue presque en entier à la formation de l'image au foyer; tandis
que sur. le miroir du télescope une partie seulement de la lumière est
réfléchie en un faisceau convergent qui éprouve encore une perte pour
être ramené, par une seconde réflexion, vers l'observateur.

Cependant, comme le télescope est exempt d'aberration de réfrangibi-
lité; comme la pureté de l'image ne dépend que de la perfection d'une seule
surface; comme à égalité de longueur focale, il comporte un plus grand
diamètre que la lunette et qu'il rachète ainsi les pertes que la lumière subit
aux réflexions, quelques observateurs, en Angleterre surtout, ont continué
à lui donner la préférence sur les lunettes, pour l'exploration des objets
célestes.

Il est certain qu'à l'époque actuelle, et malgré tous les perfectionne-
ments apportés à la fabrication des grands verres, le plus puissant instru-
ment qu'on ait encore dirigé sur le ciel est un télescope à miroir en métal.
Le télescope de lord Rosse a 6 pieds anglais de diamètre et 55 pieds de
distance focale. Peut-être même les instruments à réflexion auraient-ils
pris le dessus si le métal se travaillait aussi bien que le verre, s'il prenait
un poli aussi durable et s'il n'était beaucoup plus pesant.

Mettant ainsi en parallèle ces deux sortes d'instruments et discutant
leurs qualités et leurs défauts, j'arrivai à concevoir qu'il y aurait tout avan-

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— 229 —

tage à construire un télescope en verre, si, le miroir une fois taillé et poli,
on pouvait lui communiquer Téclat métallique, afin d'en obtenir des images
aussi lumineuses que celles des lunettes. Cette conception qui, au premier
abord, me semblait purement fictive, n'a pas tardé à se réaliser d'une ma-
nière satisfaisante.

Quand le verre a été taillé par un opticien habile et qu'il a été poli à
fond, il est très-propre à se recouvrir, par le procédé Drayton, d'une pelli-
cule d'argent, mince et uniforme. Celte couche métallique, qui, en sortant
d'un bain, parait terne et sombre, s'éclaircit aisément par le frottement
d'une peau douce légèrement teintée de rouge d'Angleterre, et elle acquiert
en peu d'instants un très-vif éclat. Par cette opération, la surface du verre
se trouve métallisée et devient énergiquement réfléchissante, sans que les
épreuves les plus délicates puissent déceler la moindre altération de
forme.

Pour avoir un disque de verre à surface concave parfaitement travaillée,
je me suis adressé à M. Secrelan, qui a eu l'obligeance de mettre à ma dis-
position un ouvrier habile; d'un autre côté, pour arriver à former le dépôt
d'argent, j'ai eu recours aux cessionnaires du brevet anglais, MM. Power
et Robert, qui actuellement exploitent le procédé en France, et qui m'ont
remis de la solution argentifère, en me prodiguant les renseignements par
lesquels je devais promptement réussir.

Mon miroir de verre étant argenté et ayant pris au tampon un poli
vif, j'en ai formé un télescope de 0™,10 de diamètre et de 0'",50 de lon-
gueur focale. Ce petit instrument supporte bien l'oculaire qui élève à 200
son pouvoir amplifiant; et examiné comparativement avec la lunette de
1 mètre, il donne des effets sensiblement supérieurs.

J'ai désiré connaître le pouvoir réfléchissant de la couche d'argent
déposée sur le verre et polie après coup, ou du moins, j'ai voulu
comparer l'intensité d'un faisceau réfléchi par une surface ainsi préparée
avec celle d'un faisceau transmis par une surface égale d'un objectif de
lunette. Cette détermination s'est faite sans difficulté, au moyen du photo-
mètre à compartiments que j'avais employé dans une autre circonstance. Le
résultat de cette opération assure un avantage marqué au nouveau téles-

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— 230 —

cope. Le faisceau réfléchi Taut sensiblement les 90 centièmes du faisceau
transmis à travers un objectif à quatre réflexions partielles, en sorte que
le nouvel instrument bénéficie du surcroît de lumière qui, en vertu du
plus grand diamètre du miroir, concourt d'une manière efficace à la for-
mation de rimage focale. A diamètre égal le télescope en verre est
moitié plus court que la lunette et donne presque autant de lumière et
plus de netteté aux images; à longueur égale, il comporte un diamètre
double et recueille trois fois et demi plus de lumière.

Considérée à un autre point de vue, la nouvelle combinaison optique
se dislingue en ce qu'elle produit tout son effet sans réclamer le concours
des nombreuses conditions auxquelles jusqu'ici on a dû satisfaire pour
obtenir, soit comme lunette, soit comme télescope, un instrument doué
d'une certaine perfection. La lunette surtout, exige que le constructeur se
préoccupe à la fois de l'homogénéité des deux sortes de verres qui forment
l'objectif, de leurs pouvoirs réfringents et dispersifs, de la combinaison des
courbures, du centrage, et de l'exécution de quatre surfaces sphériques.

Dans le nouveau télescope, au contraire, comme le verre n'intervient
pas comme milieu réfringent, mais seulement comme support d'une mince
couche de métal, l'homogénéité n'est nullement requise, et la glace la plus
ordinaire, travaillée avec soin sous une épaisseur suffisante, peut revêtir
une surface concave qui, argentée et polie, fournisse à elle seule, et par
réflexion, de très-bonnes images.

On a reproché aux miroirs de télescope de s'oxyder avec le temps et de
se ternir au contact de l'air. Depuis six semaines j'ai des miroirs argentés
qui n'ont pas encore subi d'altération sensible. Cet état de conservation
sera-t-il de longue durée? L'expérience est encore trop récente pour qu'on
puisse rien affirmer dans un sens ou dans l'autre; mais lors même que
l'éclat spéculaire viendrait à faiblir, puisqu'une première fois il a été
obtenu au tampon, rien n'empêcherait de le raviver par le même moyen ;
si, enfin» l'argent s'altérait dans sa profondeur, l'opération par laquelle on
le dépose est d'une exécution si facile et si prompte qu'on se résignerait
encore à la répéter.

En résumé, le nouvel instrument, comparé à H lunette astronomique,

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— 231 —

donne, à beaucoup moins de frais, plus de lumière, plus de netteté, et il
est affranchi, comme télescope, de toute aberration de réfrangibilité.

A la suite de la présentation de ce Mémoire à TÂcadémie des sciences et à la Société
phîlomathigue, Fauteur présenta à l'une et à l'autre société, diverses notes faisant con-
naître les progrès accomplis; il publiait en même temps des articles sur ce sujet dans le
Cosmos, Nous ne reproduisons pas ces notes dont tous les éléments sont donnés
dans le Mémoire complet suivant ; nous nous bornerons à donner les indications
bibliographiques correspondantes.

Comptes Rendus de V Académie de$ sciences, t. XLVII, pp. 205, 958; t. XLIX, p. 85;
t. LIV, p. 859.

Procès-Verbaux de la Société philomathique, 1858, pp. il, 47, ft9, 51, et Journal Vins-
titut, 1858.

Cosmx>s, t. XI, p. 368; t. XII, p. 590; t. XIII, pp. 162, 328 et 749, t. XX, p. 500.

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MEMOIRE

SDH LA

CONSTRUCTION DES TÉLESCOPES

EN VERRE ARGENTÉ»

On a souvent remis en discussion les qualités qui distinguent le téles-
cope à réflexion et la lunette achromatique. En réalité, ces instruments ont
l'un et l'autre, rendu d'éclatants services à l'astronomie, et la science les
a adoptés tous les deux. Aux télescopes de grandes dimensions tels que ceux
que W, Herschel construisait de sa main, on demande une perception distincte
et détaillée des objets célestes ; quant aux lunettes achromatiques, qui jamais
n'atteignent les mômes proportions, le degré de stabilité dentelles ont fait
preuve les a plus spécialement rendues propres aux observations précises,
aux déterminations de position. Les rôles étant ainsi partagés, le télescope
à réflexion ne conserve son importance qu'à la condition de garder haute-
tement la supériorité sous le rapport des effets optiques. En Angleterre,
où la lutte a été vivement soutenue en faveur des instruments à réflexion,
les grands miroirs métalliques sont restés en petit nombre, et les dépenses
qu'ils ont occasionnées n'étaient pas dénature à encourager de nombreuses
tentatives du môme genre. Ajoutons que ces miroirs sont d'un poids telle-

4. Extrait des Annales de l'Observatoire impérial de Paris, t. V, 4 858*,

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— 233 —
ment considérable, qu'on a toujours hésité à les transporter sur les hautes
mbntagnes, seuls points du globe où il y ait chance d'utiliser toute la puis-
sance des grands instruments. Dans cet état de choses, il nous a semblé
que la substitution du verre au métal, dans la construction du miroir,
apporterait au télescope une amélioration, pourvu qu'on parvînt à métal-
liser la surface après coup ; or, à cet égard, l'argenture par voie humide,
telle qu'on l'obtient par le procédé Drayton, ne laisse rien à désirer. La
solution, par son contact avec le verre, laisse déposer à froid une mince
couche d'argent qui, une fois séchée, revêt un très-beau poli par le frotte-
ment d'une peau imprégnée d'oxyde de fer. Le 16 février 1857, l'Académie
des sciences a vu passer sous ses yeux un miroir de 0'",10 obtenu de la
sorte, et qui, monté en télescope newlonien, donnait de bonnes images et
supportait un grossissement de cent cinquante à deux cents fois. Ce miroir
existe encore avec son argenture primitive. Il a été conservé comme le
premier spécimen qui ait été présenté à une société savante *.

Après la présentation de ce premier télescope de 0",20 de diamètre et
de 0*^,50 de longueur focale, nous en avons obtenu sans difficulté un second
qui porte 0*^22 de diamètre pour un foyer de l^jSO. Puis abordant un dia-
mètre de 0",42, l'ouvrier, chargé de tailler le miroir, a échoué à cinq
reprises différentes; ce qui a bien forcé de reconnaître l'insuffisance des
procédés ordinairement employés pour engendrer des surfaces moins
grandes.

En présence d'un insuccès qui compromettait les espérances qu'on

4 Dans la séance du 7 décembre 1857, l'Académie des sciences a reçu une réclamation de M. Stein-
heil fondée sur un article de la Gazelle d'Augshourg, concernant l'ouverture de ses ateliers à Munich ;
nous allons transcrire le passage où Ton mentionne les premiers essais de M. Steinheil :

Eine fiir Astronomie intéressante Novitat bilden auch die neuen Teleskop-Spiegel von Glas. Durch
Anwendung der Méthode von Liebig Spiegelglâser zu versilbern, gelingt es so schone Metallflachen aus
Glas herzustellen dass auch die Ruckseite der Versilberung einen vollkommenen Speigel bildet, oder
leicht durch Anwendung geeigneter Polirmittel dazu gemachtvverden kann. Wenn also eingewohniiches
Glas nur auf einer Seite mit genauer Geslalt spharisch hohl geschlififen wird, so entsteht durch Versil-
berung derselben ein Teleskop-Spiegel, der, wenn er mit der Zeit auch anlaufen sollte, leichl durch
einige Ziige wieder herzustellen ist, da die genaue Gestalt durch das Glas erhalten wird. Wir haben
durch ein Teleskop dieser Art gesehen, das 4 Zoll Oeffnunghatand bei hundert-maliger Yergrosserung
ein wundervoll reines belles BildZeigte. So kann begreiflicherweise die Herstellung mSchtiger Teles-
kope sehr leicht und wohlfeil werden. » (Allgemeine Zeitimg, n^ 84; lundi, 24 mars 4856.)

30

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— 234 —
avait conçues au sujet des nouveaux miroirs, nous avons senti Timpérieuse
nécessité d'étudier la figure des surfaces qui, bien que travaillées avec le
plus grand soin, ne produisaient pas TeiTet optique voulu ; de là sont sortis
trois procédés d'examen qui s'appliquent directement aux surfaces réflé-
chissantes concaves et à l'aide desquelles on reconnaît, avec le degré de
précision requise, si ces surfaces sont plus ou moins correctement sphé-
riques. Nous avons donc constaté que rarement les opticiens construisent
des surfaces qui appartiennent à la sphère, et que ces surfaces en diffèrent d'au-
tant plus qu'elles sont plus étendues. Nous avons pour ainsi dire mis le doigt
sur une éminence centrale qui se reproduisait constamment dans le travail
du miroir de O'^jfta, et cette constatation fut si claire et si manifeste, qu'elle
a suggéré la pensée de retoucher localement la surface sans en altérer le
poli. Cette tentative, peu encouragée par les hommes de l'art, a cepen-
dant parfaitement réussi, et de ce moment l'entreprise, débarrassée de
toute entrave, a pris un nouvel essor.

En effet, dès qu'on eut acquis la preuve que la taille d'une bonne sur-
face ne dépendait pas nécessairement d'un travail à exécuter d'emblée, dès
qu'il fut démontré qu'on pouvait y revenir indéfiniment, le progrès n'était
plus d'arriver précisément à la sphère, mais il consistait désormais à mo-
difier par degrés les surfaces optiques pour les faire tendre vers la cour-
bure parabolique S qui seule est capable de ramener en un foyer commun
tous les rayons d'un faisceau parallèle. Les procédés d'examen optique qui
d'abord avaient servi à reconnaître la sphéricité des surfaces, modifiés sui-
vant la théorie des foyers conjugués et combinés avec la méthode des
retouches locales, ont bientôt permis de conduire telle surface de révolu-
tion fournie par l'artiste depuis la sphère jusqu'au paraboloïde, en la fai-
sant passer par tous les ellipsoïdes intermédiaires. Par ce moyen, les
instruments, délivrés des aberrations qui compromettaient la netteté des
images, ont pu être réduits à de moindres longueurs focales et grandir
proportionnellement dans leurs trois dimensions.

Les proportions auxquelles on s'est définitivement arrêté assignent au

4. Voir Procès-verbaux de la Soc. phil., pp. 48, 54 ; C. R. de VAc, des Se, t. XLYII, p. 205,
et Cosmos, t. Xlll, p. 462.

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télescope une longueur qui ne dépasse pas six fois le diamètre du miroir.
Nous n'ayons adopté ce rapport constant entre le diamètre et la. distance
focale, qu*après nous être assuré que la convergence exacte des rayons lumi-
neux est la seule condition à remplir pour qu'un instrument donne tout son
effet. La surface parabolique remplit cette condition expresse : c'est pour-*
quoi elle communique au télescope une pénétration, ou, comme on dit, un
pouvoir optique^ qui, mesuré, avec soin, s'est montré indépendant de la lon-
gueur focale et varie proportionnellement au diamètre du miroir. En rame-
nant à des règles précises* la détermination de ces pouvoirs optiques dont
l'appréciation était arbitraire, nous avons voulu fournira ceux qui manient
les instruments un moyen d'en apprécier directement la valeur ; et de plus
nous avons mis en évidence, dans tout instrument d'un diamètre donné,
l'existence d'un pouvoir limité ou absolu, qui dépend de la constitution
physique de la lumière et vient mettre forcément un terme à nos efforts.

Le télescope, débarrassé successivement du poids énorme de l'ancien
miroir métallique et de l'excès de longueur imposé par l'emploi des sur-
faces sphériques, devenait de plus en plus facile à manier. Nous avons
pensé y ajouter un complément utile en le montant parallactiquement sur
un support construit en charpente légère.

En publiant ce Mémoire, nous nous proposons non-seulement de con-
stater les résultats acquis, mais nous avons aussi l'intention de faire con-
naître les procédés pratiques qui ont servi à les obtenir. Sans vouloir
abuser des détails, nous nous mettrons à la place de ceux qui auraient le
désir de faire l'application de ces mémesprocédésetnous nous expliquerons
de manière à les mettre à même de réussir. Telle est la mesure des déve-
loppements dans lesquels nous croyons devoir entrer.

Nous aurons donc à décrire en premier lieu les divers procédés d'op-
tique géométrique par lesquels on explore les surfaces sphériques concaves;
puis nous ferons l'application générale des mêmes procédés à l'étude des
surfaces ayant pour section méridienne une section conique, et nous
démontrerons que ces procédés d'examen, appelés à se contrôler les uns les

4. Voir Procès-verbaux de la Soc. phiL, 4858, p. 47; Cosmos, t. XH, p. 590, et C. R. de i^Ac.
des Se, t. XLVn, p. 205.

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— 236 —

autres, sont plus que suffisants pour diriger le travail manuel par lequel
on se propose de réaliser une surface proposée.

Passant alors à l'application des procédés, nous emprunterons aux arts
les moyens de préparer les miroirs, d'agir sur les surfaces de verre, et de
réaliser par des retouches locales une surface correcte. Nous énoncerons les
caractères d'une surface parfaite et nous définirons les pouvoirs optiques.

Nous donnerons ensuite les détails pratiques pour métalliser. quelque
grandes qu'elles soient, les surfaces du verre par le procédé Drayton, et
nous indiquerons les précautions à prendre pour prévenir les déformations
des miroirs et les adapter au tube du télescope ; nous discuterons la composi-
tion des oculaires, et nous terminerons par la description d'un pied paral-
lactique en charpente spécialement applicable aux télescopes à court foyer

EXAMEN OPTIQUE DES SURFACES CONCAVES; TROIS PROGÉDjés DIFFERENTS.
ABERRATION POSITIVE ET NÉGATIVE*.

Quand un miroir ne donne pas de bonnes images, on se contente ordi-
nairement de le rejeter sans chercher à reconnaître en quoi il pèche; on
refait la surface. à nouveau, et l'on répète le travail jusqu'à ce qu'on juge
avoir réussi. Mais sur ce point bien souvent les avis diffèrent. Pourtant il
existe des caractères auxquels on reconnaît si une surface réalise sensi-
blement la figure qui convient aux circonstances où elle doit fonctionner.

Supposons qu'on ait à vérifier un miroir sphérique concave. La pro-
priété d'un pareil miroir est de renvoyer au centre de courbure et sans
aberration aucune tous les rayons émanés de ce même centre. Autour de
ce point et à très-petite distance sont distribués dans l'espace une infinité
de foyers conjugués, qui jouissent sensiblement de la même immunité.
Imaginons donc un point lumineux placé à côté et tout près du centre de
courbure : de l'autre côté se forme une image que l'on vient observer avec
un microscope faible; si la surface est parfaite, la mise au point est bien

4. Voir C, R, de VAc. des Se, t. XLVII, p. 958; CosmoSj t. XIII, p. 749.

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définie, l'image est nette, entourée des anneaux de la diffraction, et les
altérations qu'elle subit en deçà et au delà du foyer par la variation de la
mise au point sont symétriques. Tels sont les caractères d'un foyer parfait
formé par un cône de rayons qui se croisent tous au même lieu dans
Tespace.

Si l'image manque de netteté, la mise au point, sans être aussi bien
définie, produit cependant un maximum de condensation de lumière que
l'on peut considérer comme le vrai foyer. Si alors l'image est ronde, on en
conclut que la surface du miroir, sans être exactement sphérique, est du
moins de révolution autour de son centre, et dès lors il est certain qu'en
faisant varier la mise au point, on produira de part et d'autre du foyer des
altérations dissemblables et complémentaires l'une de l'autre; des conden-
sations et des raréfactions de lumière, distribuées en anneaux concen-
triques, apparaîtront disposées d'une manière réciproque, indiquant, dans
les zones correspondantes de la surface réfléchissante, des variations du
rayon de courbure dont une discussion indique aisément le sens.

En effet, quand on porte au devant des rayons le microscope oculaire,
et qu'on dépasse le foyer, on observe l'état du faisceau avant son point de
convergence. Or, si ce point n'est pas unique pour toutes les zones concen-
triques, celles qui ont le foyer le plus court produisent, au niveau du plan
d'observation, une condensation prématurée de lumière qui. accuse un foyer
plus proche ; le contraire a lieu pour les zones qui ont le plus long foyer.
Si maintenant on recule l'oculaire de manière à observer l'état des fais-
ceaux après l'entre-croisement des rayons, on constate que les apparences
deviennent inverses, tout en conduisant aux mêmes conclusions.

Généralement, dans les surfaces bien faites, les altérations de forme ne
proviennent que d'un changement continu du rayon de courbure, qui varie
d'une petite quantité et dans un même sens à partir du centre jusqu'au
bord. Aussi les deux images qu'on observe symétriquement de part et
d'autre du foyer se présentent-elles habituellement comme des cercles,
dont l'un offre une condensation de lumière vers le centre, et l'autre vers
la circonférence.

Lorsque la surface à étudier n'est pas de révolution, on en est averti

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— 238 —

par la déformation des images qui cessent d'être rondes, et se partagent en
concamérations d'intensités inégales.

Quand on en vient à l'expérience, on réalise le point lumineux qui
sert d'origine aux rayons émis, en collant une lentille plan-convexe à court
foyer sur Tune des deux surfaces égales d'un petit prisme rectangle à
réflexion totale (PL 6, fig. 1). Une flamme de lampe placée sur le côté, à
quelques décimètres de la ligne d'expérience, éclaire par ses rayons hori-
zontaux cette lentille qui se présente normalement ; les rayons convergents
sont réfléchis totalement par la surface hypoténuse, et vont former, en
dehors du prisme, une image de flamme que l'on fait tomber sur un écran
opaque, percé en mince paroi d'une très-petite ouverture assimilable à un
point.

Cette manière d'examiner les surfaces concaves suffirait à la rigueur
pour en faire connaître les moindres imperfections; mais elle se recom-
mande surtout dans les circonstances où il importe de s'assurer que la
figure est de révolution. Cependant lorsqu'on se propose d'opérer des retou-
ches, il est utile de recueillir des indications plus précises sur les varia-
tions du rayon de courbure : c'est le cas de recourir à un second procédé
fondé sur un tout autre principe.

Dans une région voisine du centre de courbure, on dispose deux droites
rapprochées, telles que les deux bords d'un fil métallique de 0™,001 de dia-
mètre; on éclaire cet objet par un miroir oblique, de telle sorte que, vu de
tous les points de la surface du miroir objectif, il se projette sur un fond
éclairé; l'image qui vient s'en former tout auprès, s'observe à l'œil nu, ou
mieux au moyen d'une petite lunette réduite, par un diaphragme, à 0",0015
d'ouverture. Dans ces circonstances, l'objet apparaît dans l'étendue d'un
disque éclairé dont l'étendue correspond à l'ouverture du miroir, et si les
bords ne semblent pas rectilignes, les inflexions qu'ils présentent sont
propres à caractériser les variations du rayon de courbure. Pour s'en
rendre compte, il suffit de faire le tracé de la marche des rayons à partir
de la surface du miroir jusqu'au plan focal de la lunette (fig. 2), On Toit
alors comment le petit diaphragme, en éliminant la majorité des rayons qui

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— 239 —

ont formé l'image directe i, a pour effet de composer l'image transmise i'
avec des rayons réfléchis par différentes parties du miroir. Or, si le rayon
de courbure Varie d'une zone à l'autre, Timage i manquera de netteté, et
l'image i^ sera formée en chacun de ses points par des faisceaux partiels à
foyers différents; elle se courbera dans l'espace, et les angles sous-tendus
dans l'œil de l'observateur parles différentes parties de l'image ne seront
pas proportionnels aux parties correspondantes de l'objet. En un mot, cette
image paraîtra déformée, on y verra des contractions et des dilatations
accusant une diminution ou une. augmentation du rayon de courbure des
éléments correspondants du miroir.

Si l'on veut inspecter d'un coup d'œil le miroir dans toute son étendue,
il faut prendre pour objet un réseau régulier à mailles carrées, dont
l'image devient très-sensible aux déformations, en quelque point qu'elles
se manifestent. Supposons, ce qui arrive le plus souvent, que le miroir,
exactement sphérique dans sa partie centrale, s'évase vers les bords par
un allongement progressif du rayon da courbure. Soumis à l'épreuve du
deuxième procédé, un pareil miroir donne une image dans laquelle toutes
les lignes sont courbées comme dans la figure /i, en tournant leur concavité
en dehors. Il en résulte que les mailles vont en croissant d'étendue du
centre vers les bords, et varient dans le même sens que le rayon de cour-
bure des éléments correspondants de la surface.

Une déformation inverse du miroir, qui consiste dans un relèvement
trop rapide des bords, produit un renversement dans la courbure des
lignes (fig. 5), d'où résulte que l'étendue des mailles diminue vers les bords
du champ, et varie encore dans le même sens que le rayon de courbure.
Enfin, il arrive fort souvent que les bords d'un miroir sont abaissés au-des-
sous du niveau sphérique, et qu'en même temps la surface présente une
éminence centrale, limitée tout autour par une sorte de rigole circulaire.
En pareil cas, le rayon de courbure varie successivement dans les deux
sens du centre jusqu'au bord; cette particularité se révèle encore très-
clairement par les sinuosités des lignes observées ^fig. 6), dont la disposi-
tion fait naître uiie variation analogue dans l'étendue des mailles qui résul-
tent de leur entre-croisement. On a eu soin de mettre en regard dans la

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même planche les figures qui représentent les images observées et le profil
énormément exagéré des surfaces déformées. Ce deuxième procédé fournit
donc, sur la configuration des surfaces qu'on examine, des indications très-
sûres et très-faciles à interpréter, mais il manque un peu de sensibilité, et,
dans le cas où il laisse percevoir les lignes du réseau sensiblement droites
(fig. 3), on n'est pas encore certain d'avoir obtenu une surface irrépro-
chable et susceptible de résister à l'épreuve rigoureuse d'un troisième et
dernier procédé.

On dispose, comme dans le cas du premier essai, un point lumineux
au voisinage du centre de courbure de manière à ne pas masquer les rayons
en retour ; après s'être croisés, ces rayons forment un cône divergent dans
lequel l'œil se place, pour ensuite se porter au devant du foyer jusqu'à ce
que la surface paraisse entièrement illuminée ; puis, à l'aide d'un écran à
bord rectiligne, on intercepte l'image jusqu'au point de la faire disparaître
entièrement. Celte manœuvre produit, pour l'œil qui observe, une extinction
progressive de l'éclat du miroir qui, dans le cas d'une sphéricité exacte,
conserve jusqu'au dernier moment et dans toute l'étendue de sa surface
une intensité uniforme. Dans le cas contraire, l'extinction n'a pas lieu
simultanément sur tous les points, et du contraste des ombres et des lu-
mières résulte pour l'observateur, avec un sentiment de relief exagéré, la
perception en clair-obscur des proéminences et des dépressions qui por-
tent atteinte à la figure sphérique. C'est là un effet résultant nécessaire-
ment de la marche des rayons qui convergent plus ou moins exactement
vers un foyer commun.

Dans l'hypothèse d'une surface parfaite, l'image du point lumineux
est un disque nettement terminé qui comprend tous. les rayons réfléchis et
qui, une fois masqué par l'écran (fig. 7), ne laisse plus aucune lumière
parvenir dans l'œil ; mais pour peu que ce disque déborde sur l'écran,
comme en chacun de ses points passent des rayons réfléchis par la surface
entière, cette surface s'illumine plus ou moins et revêt pour l'observateur
un éclat uniforme.

Supposons à présent la surface défectueuse : l'image du point, au lieu

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— 2ùi —

d*êtpe nettement terminée, va s'entourer d'une auréole lumineuse formée
par les rayons en aberration, et quand l'image proprement dite sera
masquée par la présence de l'écran, ces rayons, passant outre, iront dans
l'œil de l'observateur y dénoncer les éléments de la surface qui ne se pré-
sentent pas sous l'incidence voulue.

Dans la figure 8, qui représente l'effet d'une surface à bords trop
relevés, on voit clairement que l'écran interceptant le faisceau central qui
forme image, laisse cependant passer les rayons venant du bord supérieur.
Gonséquemment, au moment de l'extinction progressive du faisceau cen-
tral, ce bord supérieur paraîtra brillant et le bord opposé déjà noir, tandis
que la région centrale et régulière présentera une teinte évanouissante
uniforme.

Généralement, si la surface soumise à ce genre d'examen est altérée
par des éminences et des dépressions distribuées d'une manière quelconque
(fig. 9), tous les versants inclinés du côté de l'écran paraîtront noirs, et
tous les versants inclinés du côté opposé paraîtront brillants. Donc, en dé-
finitive, l'aspect d'une telle surface sera le même que celui d'une surface
mate qui présenterait, avec un degré d'exagération extrême, des saillies et
des creux semblablement distribués, et qui serait éclairée par une lumière
oblique provenant d'une source placée du côté opposé à l'écran qui inter-
cepte l'image. Cette règle est importante à consulter si Ton tient à écarter
toute incertitude dans l'interprétation des résultats observés, car souvent
il arrive que, sous l'influence d'une disposition morale indépendante de la
volonté, les creux et les reliefs semblent s'intervertir; mais, quelle que
soit la sensation perçue, on est certain d'éviter l'erreur de signe, pourvu
que l'on prenne garde à la position de l'écran et qu'on interprète en con-
séquence la disposition des ombres et des lumières.

Nous avons donc, en résumé, trois procédés à mettre en usage pour
contrôler la configuration des surfaces réfléchissantes concaves. Le pre-
mier fondé sur l'observation microscopique de l'image d'un point lumi-
neux : il s'applique particulièrement au cas où l'on veut reconnaître si la
figure est de révolution. Le second, qui agit par élimination au moyen d'une
lunette étroitement diaphragmée appliquée à l'observation de l'image d'un

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— 242 —

réseau à mailles carrées : il a surtout la propriété de faire connaître les
variations du rayon de courbure aux différents points de la surface. Et le
troisième, qui est le plus sensible de tous, et qui repose sur l'observation
directe de la surface contemplée à Tœil nu par les rayons constitués en
foyer et passant aux limites d'un écran opaque. Observer au microscope
l'image d'un point, étudier à la lunette diaphragmée les déformations du
réseau, et regarder à l'œil nu la surface au moyen des rayons échappés à
l'image interceptée, tels sont les artifices appelés, en se contrôlant mutuel-
lement, à fournir tous les renseignements désirables sur la configuration
des surfaces optiques.

Jusqu'à présent nous avons supposé que ces procédés s'appliquaient
uniquement à l'examen des surfaces sphériques limitées dans leur applica-
tion au cas où elles fonctionnent pour des foyers conjugués très-voisins du
centre de courbure. Ces restrictions admises, la démonstration en est de-
venue plus facile et plus claire. Mais, considérés à un autre point de vue,
ces procédés prennent un caractère de généralité qui vient en augmenter
l'importance.

Faisant abstraction de la surface pour ne considérer que le faisceau
réfléchi, les indications fournies par les procédés d'examen s'appliquent au
faisceau lui-même, et les particularités qui ont été signalées comme des
attributs d'une surface sphérique deviennent à juste titre les propriétés
réelles d'un faisceau lumineux exactement conique.

Or, comme dans les instruments d'optique la netteté des images
dépend expressément de la convergence finale des rayons lumineux, ces
instruments, quels qu'ils soient, tombent sous le contrôle des mêmes moyens
d'épreuve.

Nous ne sommes donc plus assujettis à observer un miroir en son
centre de courbure, et puisque le but proposé est de construire des téles-
copes pour observer des objets situés à l'infini, nous allons prendre le mi-
roir concave tel qu'il sort des mains de l'artiste et le conduire, par une
série de transformations, à la figure qu'il convient de lui donner pour le
faire fonctionner utilement sur les corps célestes.

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— 243 —

Ce miroir de verre, même sans être argenté, réfléchit assez de lumière
pour qu'on puisse le soumettre à l'épreuve des trois procédés ; on l'observe
près du centre de courbure, et s'il est sphérique, l'image du point lumi-
neux est ronde, nette et tranchée, les lignes du réseau sont droites et,
revenant à l'image du point qu'on contemple par l'écran, on produit
l'extinction simultanée sur toute la surface.

Ce fait constaté, on rapproche l'objet de la surface du miroir : néces-
sairement l'image s'éloigne et l'écartement qui survient entre les deux
foyers conjugués exigerait, pour qu'il y eût encore convergence parfaite
des rayons réfléchis, que la surface appartint à un ellipsoïde de révolution.
Or, comme elle est restée sphérique, les rayons émanés d'un point ne doi-
vent plus se croiser en un seul point. On constate, en effet, par l'applica-
tion des trois procédés, qu'il y a aberration, et dans un sens tel, que les
différents éléments du miroir donnent leur foyer à plus courte distance à
mesure qu'ils s'éloignent de la partie centrale. L'image du point lumineux
examinée au microscope commence à s'entourer d'une auréole d'aberra-
tion; quand on change la mise au point, on voit cette image dégénérer de
part et d'autre du plan focal en deux images complémentaires, dont l'une,
plus rapprochée du miroir, présente au pourtour une accumulation de
lumière, et dont l'autre affecte la disposition inverse ; les lignes du réseau
commencent à se courber en tournant leur convexité à Textérieur comme
dans la figure 5, et Textinclion de l'image par l'écran produit sur la sur-
face du miroir une distribution inégale de lumière (fig. 13) qui semble
accuser un centre bombé et des bords relevés, avec une rigole circulaire
entre deux. A tous ces caractères on reconnaît que la surface du miroir
n'est pas celle qui conviendrait à la position actuelle des foyers conjugués
et qu'elle en diffère de telle sorte, que le rayon de courbure est relative-
ment trop court et de plus en plus aux divers éléments à mesure qu'ils
s'éloignent de la partie centrale. On voit déjà clairement indiquée la mo-
dification qu'il faudrait imprimer à cette surface pour la ramener à de
meilleures conditions : évidemment il y aurait à la retoucher de manière
à rétablir entre les rayons de courbure cette variation qui leur manque,

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— 2kh-

et Ton verni plus loin qu'il y a une infinité de manières cl*opérer cette
retouche.

Poursuivons ; c'est-à-dire, rapprochons encore l'objet du miroir, et
repoussons du même coup l'image à plus grande distance. L'aberration va
croissant, ainsi que les phénomènes qui en décèlent la grandeur et le sens ;
en sorte qu'il devient manifeste que l'aberration pour une surface sphé-
rique augmente avec la distance des foyers conjugués. Mais supposons que,
partant du centre de courbure et avant de passer d'une station à une autre,
on maîtrise les phénomènes d'aberration en exécutant les retouches con-
seillées par les indications de procédés d'examen, la figure du miroir,
primitivement sphérique, sera graduellement modifiée par une série de
retouches légères qui la feront successivement passer par la série des
figures ellipsoïdales ayant le paraboloïde pour limite. Telle est la méthode
qui a été suivie avec succès pour obtenir des miroirs à large ouverture don-
nant sans aberration sensible l'image des objets situés à l'infini.

Lorsqu'on a réussi à détruire toute aberration pour une situation par-
ticulière des foyers conjugués, et qu'on revient à l'une des positions pré-
cédemment occupées, on voit reparaître en sens inverse l'ensemble des
phénomènes qui accusent une aberration dans le cône des rayons conver-
gents. L'image du point lumineux entourée au foyer même d'une auréole
lumineuse dégénère, quand on tire à soi le microscope oculaire, en un
cercle cerné de lumière avec un centre plus ou moins obscur; les fils du
réseau apparaissent courbés dans l'image en tournant leur concavité en
dehors (fig. 4), et la surface, examinée quand on masque l'image, apparaît
(fig. Ji) avec un creux dans la partie centrale et des bords renversés en
arrière. En un mot, tous les phénomènes deviennent inverses de ceux
qu'on observe sur une surface sphérique éprouvée en dehors du centre de
courbure.

Si Ton convient de considérer comme positive l'espèce d'aberration qui
résulte le plus souvent de l'extension disproportionnée des surfaces sphé-
riques, on désignera comme négative l'aberration de sens inverse qui pro-
vient d'une correction exagérée ou inopportune de l'aberration de sphéri-

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— 245 —

cité. Mais pour ne considérer que l'ensemble du faisceau indépendamment
de l'appareil chargé d'en opérer la convergence, on peut convenir d'expri-
mer par aberration positive la constitution d'un faisceau dont les parties
centrales convergent les dernières, auquel cas la caustique (fig. iO) formée
par la suite des rayons entre-croisés a son sommet tourné du côté vers
lequel la lumière se dirige; tandis que par aberration négative on entendra
désigner la constitution inverse d'un faisceau où les parties centrales con-
vergent les premières : d'où résulte une caustique dont le sommet se tourne
vers l'appareil convergent (fig. il). A ces deux états du faisceau lumineux
correspondent deux apparences contraires^ et comme une même surface
ellipsoïde peut donner une aberration positive ou négative, suivant qu'elle
fonctionne pour des foyers situés en dedans ou en dehors des limites cor-
respondantes à ses propres foyers, il en résulte qu'une même surface peut
offrir au troisième procédé les deux aspects opposés. Pour s'en rendre
compte, il importe de rechercher quel est le sens géométrique de la figure
qui apparaît en pareille circonstance.

Et d'abord il faut bien remarquer que pourvu qu'une surface fonc-
tionne de manière à renvoyer vers l'observateur un faisceau exempt d'aber-
ration, cette surface, quelle qu'elle soit, examinée au troisième procédé,
apparaît uniformément éclairée comme si elle était plane. Si donc
surviennent des altérations de forme capables de troubler la convergence
des rayons, l'aspect de la surface en sera modifié de telle sorte, qu'elle
semble différer du plan comme la figure altérée diffère de la figure correcte.
En d'autres termes, le relief du solide qui se montre en pareil cas, au lieu
de révéler la véritable figure du miroir, fait connaître la figure du solide
superposé à la surface correcte.

Supposons, par exemple, qu'une surface sphérique soit mise en obser-
vation dans des circonstances où elle devrait présenter la figure ellipsoïde.
C'est dire qu'à la surface qui convient s (fig. 12) on substitue la surface /
qui ne convient pas. Pour avoir une idée de l'aspect qui devra s'ensuivre,
rapportons le cercle et l'ellipse aux mêmes coordonnées, puis construisons
la courbe donnée par la variation de la différence des ordonnées corres-
pondantes aux mêmes abscisses. Cette courbe, qui est du 4* degré, est bien

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— 246 —

celle qui, supposée tournant autour de Taxe, engendrerait une surface con*
forme à celle qui se dessine en clair-obscur (fig. 13 ou H) sur un miroir
soumis au troisième procédé, lorsque ce miroir a pris pour section méri-
dienne une section conique, et qu'il est éprouvé en dehors des conditions
définies par la position de ses propres foyers. On comprend d'ailleurs qu il
y ait dans cette figure interversion des creux et des reliefs, suivant' que la
surface réelle du miroir est intérieure ou extérieure à la surface théorique-
ment correspondante aux positions occupées dans l'espace par l'objet et
l'image. Ainsi s'expliquent, dans leur variation progressive et continue, les
divers aspects que présente un miroir ellipsoïde considéré à toutes les
distances où peut se former l'image résultant du concours des rayons
réfléchis.

Des trois procédés qui viennent d'être successivement décrits, un seul,
à la rigueur, suffirait pour guider la main qui doit opérer les retouches et
faire passer la surface du miroir par tous les ellipsoïdes qui conduisent
à la figure limite du paraboloïde. Mais en les employant concurremment,
on est plus assuré de se mettre en garde contre les fausses manœuvres.
D'ailleurs ces divers procédés se complètent plutôt qu'ils ne se suppléent
les uns les autres. L'expérience a montré bien des fois que, dès qu'ils
s'accordent à désigner une surface sans défaut, l'effet optique atteint un
degré de perfection qui ne laisse plus rienà désirer; on peut même sciemment
laisser persister de légères ondulations qui s'accusent au troisième procédé,
sans quel'effet optique en paraisse sensiblement altéré, ce qui semble indiquer
que ce genre d'examen réalise, à l'égard des surfaces optiques, une sorte
de réactif sensible à l'excès. La difficulté n'est donc plus de constater les
imperfections du travail des surfaces, et, pour les rendre irréprochables,
ce qui reste à faire, c'est d'attaquer la substance du verre par un agent
approprié aux minimes quantités qu'il s'agit de soustraire.

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— 247 —

DÉTAILS PRATIQUES SUR LA TAILLE DES MIROIRS EN VERRE,
ET SUR l'exécution DES RETOUCHES LOCALES.

Quand le miroir de verre n'atteint pas de grandes dimensions, quand
son diamètre ne dépasse pas une vingtaine de centimètres, le travail de la
surface ne présente pour ainsi dire aucune difficulté, et Ton peut s'en tenir
aux procédés en usage dans les bons ateliers d'optique. On commence par
préparer une paire de bassins en cuivre un peu plus grands que le verre,
on leur donne au tour la courbure voulue, et on les réunit, balle et bassin,
en les frottant l'une sur l'autre avec de l'émeri de plus en plus fin. Le
verre étant mis d'épaisseur, dégrossi et débordé, on le rode à l'émeri et à
l'eau sur la partie convexe ou balle, jusqu'à ce que la surface ait pris un
douci très-fin et bien uniforme. Ensuite on colle sur ladite balle une feuille
de papier que l'on imprègne de rouge d'Angleterre, et, par le frottement
prolongé sur ce polissoir, on éclaircit la surface du verre qui finit, avec le
(emps, par prendre un poli parfait. En opérant ainsi, une main habile
obtient ordinairement une surface de révolution qui ne coïncide pas exac-
tement avec la sphère, mais qui en diffère dans le sens favorable à la cor-
rection de l'aberration de sphéricité. Aussi un pareil miroir comporte-t-il
souvent une ouverture plus grande que celle qui correspond à la figure
rigoureusement sphérique. Mais quand on aborde de plus grands diamètres,
on ne peut plus compter sur l'exactitude de cette correction empirique, et
il devient nécessaire de recourir à des relouches locales. De plus le prix
des bassins augmente dans une proportion très-rapide ; leur poids devient
considérable, et l'adhérence qui va croissant entre le verre et le métal,
rend le travail plus pénible et diminue les chances de succès. Pour ces
divers motifs, nous avons renoncé à l'emploi des bassins en métal , et nous
en sommes revenu à travailler les miroirs verre sur verre. Dès lors les frais
d'établissement ne consistent plus que dans l'acquisition de deux disques en
verre de forme et de grandeur appropriées à celles que l'on veut conserver
à la pièce..

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— 268 —

S'agit-il, par exemple, de construire un miroir de &0 à 50 centimètres,
on commence par se procurer, en les coulant dans un moule en fonte^ deux
disques de verre épais bien recuits, et terminés chacun par un revers con-
vexe. Par un premier travail de dégrossissage opéré mécaniquement, on
amène approximativement les deux surfaces principales à la courbure
voulue, on déborde circulairement les deux disques en laissant un excès de
diamètre à celui qui doit jouer le rôle de balle, on polit le revers de l'autre
disque, et sur le pourtour de chacun d'eux on creuse une gorge destinée à
recevoir des cordages pour faciliter les manœuvres.

Les deux pièces ainsi préparées, balle et miroir, sont dirigées vers
l'atelier des opticiens et confiées à une main habile, afin d'y être travaillées
l'une par l'autre avec tous les soins nécessaires pour engendrer une surface
de révolution.

L'opération s'exécute sur un poste solidement établi, sorte de pilier
isolé de toute part [et qui porte en son centre un pas de vis sur lequel se
montent les molettes qu'on fixe à la poix au revers de l'un et de l'autre
disque ; verticalement au-dessus de ce centre à vis, on fixe au plafond un
fort piton où s'accroche un ressort en hélice capable de supporter le poids
du miroir. Enfin, pour donner prise à la main qui doit imprimer le mouve-
ment, un appendice circulaire à rebord saillant et volumineux se monte à
vis àur la molette et offre au besoin en son centre un point d'attache au
cordage plus ou moins tendu qui, d'autre part, s'unit au ressort de sus-
pension.

La balle en verre étant fixée sur le poste, on étend à la surface un
émeri un peu grossier délayé avec de l'eau; on dépose avec précaution le
miroir par-dessus et l'on use les deux pièces l'une sur l'autre, en ayant
soin de varier les mouvements de manière à distribuer également l'action
dans tous les sens. En même temps qu'il tourne autour du poste, l'ouvrier
fait circuler sous sa main le rebord de la molette, de manière à occuper
avec la balle et le miroir des positions relatives constamment changeantes.
Peu à peu l'émeri s'écrase, et pour éviter qu'il ne se dessèche, on l'humecte
à tout instant d'eau projetée en gouttelettes sur les parties qui se décou-
vrent tour à tour. Mais à mesure que le travail se prolonge, Fémeri perd son

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— 249 —

mordant, et parce qu'il devient de plus en plus (in, et parce qu'il s*encombre
de parcelles détachées de Tune et de l'autre surface; au bout d'un certain
temps l'ouvrier reconnaît qu'il convient de relever la pièce, d'éponger les
deux parties et de renouveler l'émeri.

Il y a un certain art à bien conduire, comme on dit, un émeri de
manière à le distribuer uniformément entre les surfaces et à le garder
convenablement mouillé pendant un temps suffisant pour qu'il produise
tout son effet; entre des mains inhabiles, l'émeri ne s'étend pas bien, ne se
lie pas convenablement et s'échappe sans avoir exercé toute son action. On
passe alors son temps en fausses manœuvres, on consomme inutilement
des poudres, et le travail n'avance pas.

Les premiers émeris sont destinés à produire la coaptation des sur-
faces; on reconnaît que ce résultat est obtenu à ce que les parties se meu-
vent indifféremment l'une sur l'autre dans toutes les directions. On emploie
alors les émeris de plus en plus fins, qu'on désigne dans le commerce par
le temps ou le nombre de minutes qui en opère la séparation quand on lés
traite par lévigation dans l'eau. En se succédant entre les surfaces frot-
tantes, ces émeris, à une, à deux..., h quarante, à soixante minutes, com-
muniquent au douci un grain uniforme et velouté dont la finesse se révèle
par un ton opalin et demi-transparent.

Si l'on lient à obtenir une surface d'un rayon déterminé^ il est pru-
dent, pendant cette longue succession des différents émeris, de consulter
de temps en temps le sphéromètre, car dans le cas où il serait indiqué
d'augmenter le rayon de courbure, il n'y aurait qu'à fixer le miroir sur le
I>oste et à continuer le travail avec la balle en-dessus; dans le cas contraire,
il faudrait laisser les choses dans les conditions premières et faire dépasser
le miroir en lui imprimant des mouvements étendus. Ces deux inanières
d'agir sur le rayon de courbure ont une grande efficacité, surtout quand on
travaille verre sur verre. On s'en rend compte aisément en considérant
qu'aussitôt que les pièces dépassent l'une sur l'autre, la partie qui sur-
plombe presse par son milieu sur le bord de l'autre ; d'où il suit que l'usure,
au lieu de se distribuer uniformément, porte en majeure partie sur le
pourtour de la pièce inférieure et sur le milieu de la pièce supérieure. Il

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— 250 —

a'en faut pas davantage pour expliquer comment cette inégale répartition
de pression et d'usure tend à augmenter la courbure, dans le cas où la
partie concave est en dessus, et à la diminuer lorsqu'on agit dans la posi-
tion inverse. Quand on sait tenir compte de cette InQuence, non-seulement
on n'a plus à en redouter les effets, mais encore on en tire parti pour
maintenir la surface à son degré de courbure jusqu'au moment de com-
mencer le poli.

Le douci étant amené au plus haut degré de (inesse et d'uniformité, il
s'agit de le transformer en un poli parfait. On connaît plusieurs procédés
pour polir le verre ; celui qui a paru le mieux convenir au travail des mi-
roirs est le polissage au papier et au rouge d'Angleterre. Sur la surface
même du disque qui a servi à doucir le miroir, on colle à Tempois une
feuille de papier dont la trame parait aussi égale que possible; au moyen
d'une sorte de ménisque en verre appelé colloir^ on chasse l'excès d'empois
vers les bords, et on applique intimement le papier sur le verre; puis, en
l'attaquant légèrement par le frottement d'une éponge humide, on détache
des parcelles, on dégarnit ce papier de manière à soulever une peluche qui,
une foîsséchée, retient utilement les poudres à polir. H faut encore passer
la pierre ponce, la chasser ensuite avec la brosse, après quoi on éteud
le rouge d'Angleterre avec un chiffon de papier froissé, et le polissoir
est prêt.

Le miroir, lavé et séché, est déposé sur ce polissoir, qui le touche de
toute part et qui va l'éclaircir aux premiers frottements ; mais avant de
mettre la pièce en mouvement, il est indispensable de supporter une partie
de son poids en la rattachant au ressort de suspension, au moyen d'une
corde suffisamment tendue. A cette disposition on gagne déjà l'avantage de
mouvoir sans effort une assez forte masse. Mais ce qui est plus important,
c'est qu'en diminuant la pression sur le polissoir on ralentit le dégagement
de la chaleur due au frottement, et l'on évite dans une certaine mesure les
déformations qui en résultent. Si au contraire on néglige cette précaution,
la chaleur qui provient d'un frottement énergique fait bomber les deux
pièces, qui bientôt se quittent vers les bords et ne se touchent plus que
parle milieu. Le imvoïv pivote sur son centre^ la partie moyenne seule se

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— 251 —

polit, la surface se creuse, et les bords restent mats. Mais, par l'emploi du
ressort, on rétablit Tégalité d'action, et tout en prolongeant la durée du
polissage^ on n*est que plus assuré d'obtenir un bon résultat.

Quand le miroir paraît entièrement poli, on le démonte, on le soumet
à un premier examen, et si la surface ne présente pas d'imperfection
grave, on entreprend de Famener par une série de retouches locales à la
figure définitive qui doit en faire un miroir objectif parfait.

Pour exécuter convenablement cette délicate opération, il est néces-
saire de disposer d'un local fermé où Ton puisse établir une ligne d'expé-
rience quatre ou cinq fois plus longue que la distance focale principale du
miroir. A l'une des extrémités, on place le miroir monté dans un cadre qui
s'adapte au tube du télescope. Ce tube, débarrassé du prisme et des ocu-
laires, est porté sur deux tréteaux qui le maintiennent dans une position
horizontale et l'élèvent à une hauteur.commode pour les observations. Des
tables occupées par les objets nécessaires à l'examen des surfaces se meu-
vent dans toute l'étendue de la ligne. De plus, sur un bâti isolé comme un
poste d'opticien, on dispose, pour recevoir le miroir, un bassin en bois dont
la courbure s'adapte au revers de la pièce. Enfin on prépare, pour effectuer
les retouches, une série de polissoirs dont le diamètre varie du cinquième
au tiers de celui de la pièce à retoucher. Ces polissoifs sont en verre
recouvert de papier et montés sur molettes en bois ou en liège. On s'en
sert pour attaquer le miroir et pour exercer dans des points déterminés
une usure de la même nature que celle qui a engendré le poli général de
la surface. Mais, pour que cette soustraction de matière s'opère sans
rompre la continuité de la courbure, en d'autres termes, pour que les
retouches se fondent sans solution de continuité et sans ligne de démarca-
tion perceptible à la surface primitive, il est indispensable d'apporter le
plus grand soin à la préparation des polissoirs. Aussi croyons-nous utile
d'aborder les détails pratiques et de donner à ce sujet les renseignements
les plus précis.

Dès les premiers essais, on a reconnu que la meilleure courbure à
donner au polissoir pour exécuter des retouches partielles n'est pas celle

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— 252 —

qui coïncidie exactement avec la courbure du miroir : le mieux est de lui
assurer un léger excès de convexité, parce qu'alors le contact a lieu au
centre; par suite, la retouche s'adresse plusdirectcment à Téiémcnt auquel
on la destine, et elle se fond dans la surface de part et d'autre du point de
contact par une transition insensible. Cependant il ne faudrait pasexagérer
cet excès de courbure, car le contact se restreindrait à une étendue qui ne
serait plus en rapport avec celle du polissoir. Enfin, lors même que le po-
lissoir aurait la courbure voulue, il importe encore de surveiller attentive-
ment l'état du papier qui sert de véhicule aux poudres polissantes, car
parfois il arrive que ces poudres voyagent et qu'on se déplaçant elles dé-
centrent le point d'attaque de manière à dérouler l'opérateur et à fausser
la retouche. Il y a donc un ensemble de conditions délicates à remplir. Mais
l'art des opticiens offre des ressources qui permeilentde surmonter toutes
les difficultés.

Quand on veut préparer un polissoir et lui communiquer la courbure
précise qui convient au travail de retouche, la marche à suivre consiste à
le marier avec une contre-partie en verre de même diamètre et de courbure
inverse : on a ainsi, d'après les expressions reçues, une balle et un bassin
que l'on rode l'un sur Tautre avec le soin qu'on apporterait à l'exécution
d'une bonne surface. Ces disques une fois réunis, il faut en vérifier la cour-
bure. Pour cela on pose la partie concave ou bassin sur la grande balle qui
a servi au travail du miroir et dont la surface est restée dépolie, et par un
frottement développé sur place on fait apparaître une trace blanchâtre qui
décèle la répartition des points de contact. Pour que le polissoir qui est
convexe arrive à toucher le miroir par son centre, il est clair qu'il Huit que
le p^tit bassin touche la grande balle par le bord et y laisse par le frotte-
ment une trace annulaire. Tant que ce résultat n'a pas été obtenu, on con-
tinue de modifier par un rodage réciproque la courbure des deux pièces, en
«ayant soin de tenir le bassin dessus ou dessous, suivant qu'il faut aug-
menter ou diminuer la courbure; puis enfin, lorsque l'épreuve du frotte-
ment sur le dépoli de la grande balle donne une trace annulaire qui va en
mourant jusqu'au milieu de la distance au centre, on est sûr que les

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— 253 —

deux disques ont la courbure voulue, et Ton peut s'occuper de coller les
papiers.

A la rigueur il suffirait de garnir le polissoir; mais, de môme que les
deux pièces ont servi à se régulariser Tune par l'autre en les rodant verre
sur verre, de môme une fois garnies toutes deux on perfectionne les p.i-
piers en les soumettant .^ un traitement analogue. On colle ces papiers îi
l'empois dont l'excès s'échappe sons l'action du coUoir; on promène à la
surface une éponge mouillée en ayant soin d'attaquer légèrement l'espèce
d'épiderme formé par l'encollage primitif, et on laisse sécher. Quand l'hu-
midité s'est dissipée, on trouve le papier bien tendu, mais il est comme
rugueux et chargé de parcelles roulées en globules qui ont été détachées
par l'éponge; on les enlève parle frottement d'une ponce plate et on les
chasse avec la brosse. En cet état on pourrait considérer le polissoir comme
prôt à entrer en action; cependant, comme le papier peut présenter des
inégalités d'épaisseur, nous lui faisons subir une dernière préparation qui a
aussi pour effet de soulever un velouté très-propre à fixer et à retenir les
poudres. Celte préparation consiste à réunir les deux papiei's, à les attaquer
l'un par l'autre avec de la ponce pulvérisée et mouillée d'un liquide qui
ne décolle pas l'empois. On fixe donc le polissoir sur l'établi, on l'arrose de
benzine, on le saupoudre de ponce pilée, on dépose le bassin par-dessus,
et l'on agit pendant un certain temps comme si l'on voulait doucir une
surface. Peu à peu la benzine s'évapore, la ponce qui formait bouillie rede-
vient pulvérulente, et quand on sent qu'elle a une tendance à se réunir en
tas, on l'écarle, et on recommence ainsi deux ou trois fois. On donne pour
finir un coup de brosse que l'on prolonge avec insistance, et l'on voit le
papier recouvrer sa blancheur. iMais si on l'examine avec attention, on re-
connaît que la surface s'est avantageusement modifiée en se recouvrant
d'un velouté uniforme dont la présence favorise toujours l'action du
polissoir.

A la manière dont s'étalent et se fixent soit le rouge, soit le tri poli
qu'on ajoute pour donner du mordant, on constate déjà que le traitement
à la ponce et à la benzine réalise des conditions d'uniformité qui rarement
se rencontrent dans la feuille de papier employée telle quelle. Mais lorsque

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le travail se prolonge, lorsqu'un polissoir a servi pendant plusieurs heures.

on le voit se comporter bien différemment suivant qu'il a subi ou non celle

dernière préparation. Quand on omet de réunir les papiers, l'opération

marche bien, il est vrai, pendant un certain temps; mais bientôt dans la

partie centrale où s'exercent les plus fortes pressions, le papier se tasse, perd

sa porosité et se dépouille de son duvet; il se lisse et ne relient plus les

poudres, qui se réfugient vers les bords. En pareil cas, malgré l'excès de

courbure du polissoir, l'attaque n'a plus lieu par le centre, ce sont les bords

qui mordent; en sorte qu'au lieu de pratiquer des retouches qui se fondent

insensiblement les unes dans les autres, on court le risque de tracer des

sillons plus ou moins profonds et toujours difficiles à réparer. Si au contraire

on a pris soin de roder le polissoir suivant le procédé décrit, comme celle

opération met à nu les parties profondes et spongieuses du papier, les

poudres s'y logent et s'y fixent d'une manière plus durable, en sorte que

la partie centrale garde beaucoup plus longtemps son efficacité. On ne voit

pas cette région se lisser, se dégarnir comme dans le premier cas, et Ton

ne risque pas de faire de fausses retouches par suite de l'affaissement des

parties centrales du polissoir et de la prédominance fâcheuse des bords.

Étant ainsi pourvu de deux ou trois polissoirs de grandeurs diffé-
rentes et bien adaptés à la courbure moyenne du miroir, rien n'empêche
d'entreprendre le travail de retouche. Des trois procédés d'examen qui ont
été décrits, deux suffisent à diriger l'opération, le premier et le dernier :
c est-à-dire l'observation microscopique de l'image et la vision directe de
la surface par les rayons déviés de l'image interceptée. Ce qui détermine
le choix de ces deux procédés, c'est que l'objet lumineux est le même pour
tous deux et que, pour passer de l'un à l'autre, il suffît d'échanger le mi-
croscope pour l'écran.

Par un premier examen au voisinage du centre de courbure, on explore
la surface, et suivant qu'elle réclame une retouche plus ou moins locale, od
détermine la grandeur du polissoir qu'il convient d'employer; puis on dé-
pose le miroir sur son bassin en bois tapissé d'une étoffe de laine, et l'on
procède à la mise en train.

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— 255 —

Généralement toute surface qui a séjourné un certain temps au con-
tact de l'air se montre rebelle à l'action du polissoir, si on ne prend soin
de la nettoyer de manière à lui communiquer un état d'homogénéité par-
faite. On la saupoudre de blanc d'Espagne, on y verse un peu d'eau, et au
moyen d'un tampon de coton on en forme une pAte qu'on étend uniformé-
ment et qu'on laisse sécher. On saisit ensuite un nouveau tampon léger,
bouffant, peu serré, dont on effleure seulement la surface; le blanc peu
adhérent se détache, s'échappe au dehors et laisse apparaître le verre uni-
formément recouvert d'un voile transparent; en continuant de frotter légè-
rement avec du coton constamment renouvelé, on voit ce voile se dissiper
peu à peu et la surface du verre linit par se montrer nette et pure. Toute-
fois, sur une surface préparée de la sorte le polissoir glisse tout d'abord et
ne finît par mordre qu'après avoir repassé plusieurs fois sur les mêmes
parlies. Les points où il commence à prendre se distribuent çà et là, irré-
gulièrement, par plaques où les poudres s'attachent et où l'on sent naître
l'adhérence qui décèle un travail. Ces plaques grandissent peu à peu; mais
tant qu'elles ne sont pas devenues confluentes, l'action du polissoir manque
d'uniformité, et il y aurait danger d'altérer la surface si l'on se servait du
rouge qui a beaucoup de mordant; il est préférable d'employer, pour com-
mencer, le tripoli de Venise qui s'étend bien sur le papier, qui attaque le
verre moins vivement et qui semble avoir qualité pour la mise en train.

Lorsque le polissoir s'applique également bien sur lous les points,
lorsque son adhérence est la même partout, on peut remplacer le tripoli
par le rouge d'Angleterre, et désormais le travail commence. C'est le mo-
ment de chercher, d'après l'examen optique des surfaces, à se représenter
la figure du solide de révolution qui est comme superposé au miroir et en
altère la figure; puis il faut se demander quel est le mouvement à donner
qui, étant répété un grand nombre de fois, en tournant autour du centre,
sera capable d'enlever par usure le solide en excès. Ce mouvement^ qud
qu'il soit, une fois adopté, devra être exécuté sans changement tel qu'on en
a décidé, pendant un certain temps, dix minutes, un quart d'heure, après
quoi le miroir sera de nouveau examiné.

Sans doute il pourra arriver qu'on ait mal jugé et que le mouvement

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— 256 —

exécuté donne un résultat autre que celui qu*on attendait; mais au moins
l'épreuve portera un enseignement, tandis que si on variait la manœuvre
plusieurs fois entre deux examens, le résultat observé ne conduirait à
aucune conclusion précise. Du reste, quand les polissoirs sont bien pré-
parés, qu'ils touchent par le milieu et non par les bords, que le papier ne
se glace pas et conserve son velouté, que les poudres ne voyagent pas, il
n'y a pas à craindre que les résultats soient en discordance manifeste avec
les manœuvres qu'on a exécutées. Le polissoir mené successivement suivant
tous les diamètres produira h coup sûr une creusure centrale; mais si ou
le dirige suivant une série de cordes égales, on ne manquera pas de creuser
une rigole annulaire qui s'éloignera du centre à mesure qu'on agira sui-
vant des cordes plus petites, et la largeur de la zone attaquée variera avec
l'étendue de la partie frottante et avec l'excès de sa courbure sur celle du
miroir. Le mouvement de polissage dirigé suivant toute corde suffit donc
déjà pour attaquer tous les points de la surface; mais, afin d'arriver à
croiser les traits, on a encore la ressource de tracer des ellipses tour-
nantes plus ou moins allongées, plus ou moins dilatées : seulement il ne
faut pas négliger de surveiller l'état du polissoir, de circuler d'un pas uni-
forme autour de la pièce et de contrôler par un examen fréquemment
répété l'effet produit par chaque espèce de retouche. On arrivera ainsi à
rendre d'abord la surlace sphérique, c'est-à-dire à obtenir au voisinage du
centre de courbure une image nette du point lumineux et à produire
l'extinction simultanée du faisceau en interceptant cette image par le bord
de l'écran opaque.

Une fois réalisé, ce premier résultat, qui déjà témoigne de l'efBcacité
des retouches, prépare la voie au travail qui doit suivre et qui a pour objet
de parvenir au paraboloïde de révolution en passant par les ellipsoïdes
intermédiaires. Le point lumineux qui était placé au centre de courbure
étant rapproché du miroir, le foyer se déplace en sens inverse, et l'examen
optique, qui tout à l'heure accusait une surface parfaite, décèle dans cette
nouvelle position un commencement d'aberration de sphéricité, l'image
s'entoure d'une nébulosité légère, qui disparaît quand on force la mise au

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— 257 —

point du côté du miroir, et qui s'exagère dans le cas contraire; c*est le
caractère de l'aberration positive. En effet, Fécran qui s'avance pour inter-
cepter l'image communique à la surface l'aspect déjà signalé (fig. 43). On
croit y voir une éminence centrale séparée du bord par une creusure annu-
laire; mais en variant tant soit peu la distance de l'écran au miroir,, on
détermine dans l'aspect stéréoscopique de cette surface des changements
par suite desquels le fond de la gorge annulaire semble s'approcher plus
ou moins du centre de figure. L'interprétation rationnelle de ce phénomène
conduit à reconnaître qu'il existe une infinité de manières de retoucher le
miroir pour effacer l'aberration : cela revient à dire qu'entre rëllipsoïde
osculateur au centre (fig. 15) et l'ellipsoïde tangent au bord de la surface
sphérique (fig. 17) il existe une infinité d'ellipsoïdes qui ont avec la surface
réelle un cercle de contact (fig. 16) dont le diamètre peut prendre toute
longueur moindre que le diamètre du miroir.

Parmi ces surfaces, vers laquelle faut-il tendre? Cela dépend des di-
mensions du miroir. Quand son diamètre ne dépasse pas 0'",25 à 0'",30, il
y a intérêt à adopter la retouche la plus facile à exécuter; or c'est évidem-
ment celle qui, respectant le bord, s'exerce particulièrement sur la partie
centrale; mais quand le miroir prend des dimensions plus grandes, il vaut
mieux se laisser guider par une autre considération et rechercher le sys-
tème de retouche qui conduit à enlever le minimum de matière : on est
ainsi conduit à partager la retouche entre le bord elle centre et à réserver,
conformément à l'indication de la figure 16, la zone qui correspond au
cercle de contact. De toutes manières on arrive à opérer le nivellement
apparent de la surface et à détruire du même coup l'aberration qui entou-
rait l'image du point lumineux.

Ce résultat constaté, on répète la même opération pour une position
plus avancée des foyers conjugués et, par suite, le miroir se modifie ^n
prenant une forme ellipsoïde de plus en plus prononcée. Passant aiafii de
station en station, les deux foyers cheminent en sens opposés, et ils indi-
quent, en s'écartant l'un de l'autre, que Tellipsoïde subit un allongement
correspondant.

Enfin l'image du point, repoussée de proche en proche et toujours

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— 258 —

maifiteQue exempte d'aberration, se trouve portée à rextrémîté de la ligne
d'expérience. II s'agit maintenant, par une dernière retouche, delà rejeter
toute corrigée à l'infini. Plus la ligne d'expérience sera longue, moins cette
dernière phase du travail semblera hasardeuse ; cependant il faut savoir se
maintenir dans les limites pratiques. Nous avons supposé que, dans l'em-
placement où l'on opère, la distance des deux stations extrêmes est au plus
égale à cinq fois la longueur focale du miroir ; conservons ces données, et
montrons que la dernière retouche peut encore être soumise à un contrôle
rigoureux.

Lorsque l'image du point lumineux est reléguée à l'extrémité de la
ligne, le point lui-même est encore à une certaine distance du foyer prin-
cipal, et comme ce dernier est à moitié chemin du centre de courbure, sa
position est déterminée. Nommons f le point correspondant au foyer prin-
cipal, /*' la position actuelle du point lumineux, et f^ une de ses positions
antérieures, avec la condition de prendre ff égal à ff. En vertu des
principes précédemment exposés sur la marche des aberrations positive et
négative, il arrivera que si l'on ramène le point lumineux en /*'', les appa-
rences seront sensiblement conformes à celles qui devront se montrer
lorsque le miroir sera rendu parabolique, et que le point lumineux sera
maintenu en f . Étudions donc le relief de la figure qui se produit
alors, puis, ramenant le point lumineux en f, appliquons-nous à repro-
duire ce relief en modifiant la surface par une dernière retouche. Par ce
moyen, on arrive à rejeter sans aberration l'image à l'infini, et à commu-
niquer au miroir une figure voisine du paraboloïde de révolution. Mais s'il
est impraticable d'aller observer l'image à l'infini où on l'a repoussée, rien
n'est plus aisé, en intervertissant l'image et l'objet, que d'obtenir la vérifi-
cation du résultat obtenu. On n'a qu'à prendre pour point de mire un objet
extérieur situé à une distance aussi grande qu'on voudra, et à l'observer
au moyen du miroir monté en télescope newtonien. L'image doit se mon-
trer exempte d'aberration, et présenter des traces de diffraction aux con-
tours de l'objet. Si cet objet est un point lumineux ou s'il affecte l'appa-
rence du réseau à maille carrée, les trois procédés deviennent applicables
au foyer principal, et pour peu qu'un défaut perceptible eût échappé à la

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— 259 —

dernière touche, il serait toujours temps d*y revenir et de le faire dispa-
raître.

En résumé, la méthode que nous venons de décrire consiste à sou-
mettre les surfaces à des épreuves optiques, et à les modifier par des
retouches faites à la main jusqu'à ce qu'elles se montrent sans défaut. La
nature des choses, avec laquelle il faut toujours compter, a permis dln-
tituer, d'une part, des procédés d'examen et, d'autre part, de recourir à
des moyens d'attaquer la substance du verre, qui, sous le rapport de la
précision, fussent les uns et les autres au niveau du résultat qu'il fallait
obtenir. Si, contrairement à ce que l'expérience a pleinement démontré,
les procédés d'examen manquaient de sensibilité, ou si les moyens d'at-
taque étaient moins délicats, la méthode eût échoué; aussi n'osons-nous
affirmer qu'elle soit applicable aux miroirs métalliques, car il n'est pas
démontré que l'alliage cristallin dont on lésa formés jusqu'ici soit suscep-
tible de supporter indéfiniment comme le verre l'action du polissoir. Mais
lors même qu'on échouerait en essayant d'étendre aux miroirs métalliques
le bénéfice des retouches locales, il n'y aurait pas à le regretter sérieuse-
ment, car l'opération venant à réussir, on n'en tirerait qu'un résultat pré-
caire, et qui se trouverait compromis dès l'instant où le poli s'altérerait
sous l'influence des agents atmosphériques. Sur le verre, au contraire, la
courbure une fois réalisée peut être considérée comme acquise d'une
manière définitive, attendu que les altérations qui surviennent avec le temps
n'intéressent que la couche métallique déposée après coup par une opéra-
tion que rien n'empêche de renouveler indéfiniment.

DÉFINITION ET DÉTERMINATION NUMERIQUE
DES POUVOIRS OPTIQUESV

La méthode que nous venons de décrire et dont l'application a été
répétée un grand nombre de fois a pour effet constant de porter les sur-
faces optiques à un degré de perfection qu'on atteint assez rapidement, et

4 Voir C. R. de VAc. des Se, t. XLVII, p. t05; Procès-verbaux de la Soc. phil. 4858, p. 47,
t Cosmos, t. XII, p. 590, et t. XIH, p. 462.

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— 260 —

qu'on ne peut bientôt plus dépasser. Quand on est arrivé à ce point, il
y a lieu de se demander si l'impossibilité de progresser encore tient à
l'imperfection des procédés, ou si elle provient de ce qu'on a touché le bu(
en réalisant une surface parfaite. Pour nous la question n*est pas douteuse,
et nous n'hésitons pas à considérer comme parfaite une surface qui agit
sensiblement sur la lumière comme le ferait un miroir rigoureusement
conforme à la figure désignée par la théorie.

Lorsqu'une surface approche de ce degré de perfection relative, on voit
survenir un ensemble de caractères qui, une fois appréciés, servent de
de guide à l'opérateur et l'avertissent du moment où il doit considérer
son travail comme terminé. En même temps que s'effacent les défauts
trahis par les divers procédés d'examen, l'image fournie par une telle sur-
face prend au microscope un aspect particulier qui flatte l'œil, et qui ne se
dément pas lors même qu'on y applique des grossissements exagérés. Cet
aspect remarquable provient de ce que l'image est alors formée par le
groupement d'éléments correctement circulaires. Chacun de ces disques
élémentaires est, à la vérité, entouré d'un certain nombre d'anneaux; mais,
comme ces derniers n'ont qu'une intensité rapidement décroissante, le
disque central conserve une supériorité d'éclat qui lui assure la prépondé-
rance dans le tracé précis des contours. Des divers anneaux qui entourent
ce disque on n'aperçoit ordinairement que le premier, et comme un inter-
valle obscur les sépare, il en résulte que ce premier anneau n'apporte dans
l'image aucune confusion sensible, et qu'en se superposant à lui-même il
se borne à dessiner un pâle cordon qui circule parallèlement aux contours
les plus accentués de l'image. La théorie de la diffraction explique ce phé-
nomène qui dénote que tous les rayons du cône convergent arrivent au
sommet dans un accord de vibration à peu près complet. Si à la surface
approximative obtenue par la méthode expérimentale on pouvait substituer
une surface rigoureusement exacte, les rayons arriveraient au sommet du
cône en concordance parfaite, mais le point lumineux ou plutôt le disque
étroit formé par leur concours n'en serait pas moins entouré d'anneaux.
Il n'y a donc pas d'intérêt pratique à pousser la perfection des surfaces au
delà du degré nécessaire à l'apparition des phénomènes caractéristiques de

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— 261 —

la dififraction^ Lorsque ces phénomènes se montrent au foyer d'une manière
évidente, c'est-à-dire lorsque l'image d'un point formée à miroir entière-
ment découvert apparaît sous la forme d'un disque entouré d'anneaux cir-
culaires d'une intensité rapidement décroissante, on peut être assuré qu*un
pareil miroir, dirigé sur toute espèce d'objet terrestre ou céleste, donnera
de bonnes images, et qu'il produira un effet optique en rapport avec son
étendue diamétrale.

Mais pour juger sûrement du résultat, et pour en donner une expres-
sion moins vague que celle qu'on emprunte habituellement au langage
ordinaire, il convient de diriger le miroir monté en télescope newtonien
vers une mire lointaine, systématiquement composée de manière à offrir à
l'observation des détails placés à la limite (le visibilité. On construit ces
mires d'épreuve en traçant sur une lame d'ivoire des séries de divisions
partagées en groupes successifs où le millimètre est fractionné en parties
de plus en plus petites. La largeur du trait doit varier d'un groupe à un
autre en proportion telle, que dans chacun d'eux les espaces noircis aient
la même étendue que l'intervalle qui les sépare (flgure 18). Quand on
considère à l'œil nu une pareille mire placée à distance ou qu'on l'observe
avec un instrument trop faible, les différents groupes présentent une teinte
grise uniforme. Mais si l'on diminue la distance ou si Ton prend des
instruments plus puissants, on voit les groupes de divisions les plus écar-
tées se résoudre en traits distincts, tandis que les autres restent confondus.
En augmentant le grossissement, et en éclairant suffisamment la mire, on
s'assure que dans les groupes qui demeurent uniformément gris, la confu-
sion des traits n'est pas imputable à l'impuissance de l'œil; elle est donc à
mettre tout entière sur le compte de l'instrument qui résout l'un des
groupes et ne résout pas le suivant. En constatant ainsi quel est le groupe
dont les divisions se trouvent par leur rapprochement placées à la limite
de visibilité, on acquiert la preuve positive que l'instrument sépare les
parties écartées par un certain espace angulaire, et ne sépare pas celles
qui sont plus rapprochées les unes des autres. 11 suit de là que l'aptitude
de l'instrument à pénétrer les détails des objets observés, ou ce qu'on peut
appeler son pouvoir optique^ est inversement proportionnel à l'angle limite

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de séparabiiité de divisions contiguês : il a, en définitive, pour expression le
quotient de la distance de la mire par Tintervalle moyen des dernières
parties distinctes.

Nous avons soumis à ce genre d'épreuve un grand nombre de miroirs
de toutes dimensions et de toute longueur focale ; ces ^expériences nous
ont conduit à une expression générale des pouvoirs optiques qui est d'une
remarquable simplicité. Nous avons trouvé que ce pouvoir optique est
indépendant de la longueur focale, qu'il varie uniquement et proportion-
nellement avec l'étendue transversale du miroir, et qu'il peut être compté
sensiblement à raison de 150,000 unités par 0'",iO de diamètre. Sans avoir
opéré des déterminations aussi nombreuses sur les objectifs achroma-
tiques, nous avons cependant reconnu, en les réduisant à leur surface
efficace, qu'ils sont soumis à la même loi, et qu'à diamètres égaux, lunette
et télescope sont susceptibles du même pouvoir optique.

Ce fait, qui désormais parait établi, conduit naturellement à recher-
cher dans la constitution physique de la lumière, et non dans l'imperfec-
tion des instruments, l'obstacle qui limite l'extension des effets déjà obte-
nus. Quelle que soit la variété de construction dont ils sont susceptibles,
ces instruments, à mesure qu'ils approchent de la perfection , tendent à
accuser des pouvoirs optiques qui soient dans un rapport constant avec
les diamètres respectifs des faisceaux admis. On ne saurait donc se refuser
à considérer ce rapport comme une constante physique dont la valeur
exprime l'aptitude de la lumière à former des images plus ou moins détail-
lées. En prenant pour unité de longueur le millimètre, auquel on rapporte
habituellement l'ondulation lumineuse, on trouve, d'après les mesures
expérimentales des pouvoirs optiques, pour la valeur de cette constante,
le nombre 1500. Cette constante optique de la lumière est intimement liée
à la longueur d'onde et lui est inversement proportionnelle, en sorte
qu'elle varie pour les rayons de différentes ^couleurs de manière à assurer
la plus grande puissance de définition aux rayons les plus réfrangibles , ce
que l'expérience a confirmé bien des fois, notamment par la netteté remar-
quable des épreuves photographiques d'objets microscopiques, qui s'en-
gendrent sous l'action prépondérante des rayons ultra-violets.

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— 263 —

En général les constantes physiques ont une raison d'être qui découle
directement de la nature de l'agent dont elles définissent les propriétés
fondamentales. Évidemment ce nombre 1500, qui exprime en quelque sorte
la séparabilité des éléments lumineux, procède du nombre d'ondulations
contenues dans l'unité de longueur, et multiplié par un certain coefficient
qui dépend à la fois du procédé employé pour déterminer les pouvoirs
optiques, et de l'aptitude physiologique de la rétine à percevoir les impres-
sions différentielles.

Il est h craindre qu'en essayant de donner cours à la notion des pou-
voirs optiques nous provoquions, sans le vouloir, l'annonce de pouvoirs
impossibles; il n'est rien dont on n'abuse; aussi, pour mettre les observa-
teurs en garde contre des assertions illusoires , avons-nous pris soin d'in-
diquer les moyens d'obtenir des déterminations comparables, tout en insis-
tant sur Texistence d'une limite absolue à l'exaltation des pouvoirs
réalisables par les instruments d'optique.

Il y a cependant à réserver le cas où les instruments seraient éprouvés
sur le ciel. Par un temps très-pur il pourra arriver que l'observation des
étoiles doubles de grandeurs égales révèle un pouvoir optique plus fort, et
jusqu'à deux fois plus élevé que celui qu'on aurait conclu de l'observation
de mires terrestres. Voici l'explication de cette discordance possible. Dans
la mire terrestre, les détails qu'on cherche à distinguer sont des espaces
égaux alternativement noirs et blancs; c'était là une disposition nécessaire
pour retomber facilement en toute occasion dans des conditions identiques
d'éclairement et d'observation. Mais cette égalité des noirs et des blancs
n'est pas à beaucoup près la condition la plus favorable à la résolution de
l'ensemble. En effet, dans l'image d'un pareil système la largeur des blancs
est égale à leur étendue géométrique augmentée du diamètre sensible
inhérent à la grandeur des disques élémentaires, en sorte qu'au moment
où ces blancs commencent à se confondre, ils ont une largeur double de
celle qu'ils présenteraient, si dans l'objet les parties blanches étaient infi-
niment petites par rapport aux noires; mais au ciel la dimension réelle
des étoiles doubles est infiniment petite par rapport à l'espace qui'
les sépare. Aussi leur étendue- dans l'image se trouve-t-elle réduite à celle

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— 26ft —

des disques élémentaires, ce qui fait que par une atmosphère homogène
leur séparation à égalité d'angle sous-tendu est plus facile que celle de la
mire. Nous ne sommes pas en mesure de dire combien le pouvoir optique
déterminé sur les étoiles l'emporte sur celui que fournit robservatîon d'une
mire divisée, mais nous avons reconnu qu'il est effectivement plus consi-
dérable. Un télescope de 0",33 qui nous a fourni la première occasion de
revoir le dédoublement du compagnon bleu de 7 Andromèdes en vertu de
son pouvoir optique évalué à 400,000, semblait ne devoir atteindre que
la demi-seconde. Cependant on estime à -^ de seconde le peiil arc sous-
tendu par le système binaire des étoiles, bleues de y Andromède.

Nous avons exprimé d'une manière générale que dans un instrument
parfait le pouvoir optique est indépendant de la distance focale. Si
l'on tient à s'en rendre compte, il faut analyser la constitution des images
réelles en suivant pas à pas les déductions de la théorie. Dans une image
parfaite, le nombre des points distincts dépend évidemment de l'étendue
des disques élémentnires qui représentent les différents points de l'objet.
Or, comme ces disques sont limités par un cercle obscur qui est le lieu géo-
métrique de tous les points où une moitié du faisceau lumineux est en dis-
cordance de vibration avec l'autre moitié, il en résulte que l'étendue de
ces disques dépend à la fois de la long^neur d'onde et de Tangle de conver-
gence des rayons extrêmes. Pour une longueur d'onde invariable, et pour
un diamètre constant de la base du faisceau, l'image varie en étendue avec
la dislance focale; mais comme l'étendue des disques élémentaires varie
sensiblement dans le même rapport, il en résulte que le nombre des par-
ties distinctes ne change pas. C'est en se fondant sur ce genre de considé-
ration qu'on a été conduit à construire des instruments à court foyer sans
crainte de porter atteinte aux pouvoirs optiques.

Mais si réellement ce pouvoir ne dépend que du diamètre delà surface
utile de l'objectif, on doit s'attendre, en réduisant par un diaphragme la
surface agissante d'un miroir reconnu comme bon, à diminuer propor-

i. Voir C. R. de PAc. des Se, t. XLVII, p. «05, et Cosmos, l. XUI, p. 462.

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— 265 —
tionnellement l'effet optique. Ce résultat, qui était prévu, semblait telle-
ment contraire à ce qui arrive ordinairement, qu'il nous a semblé utile de
le constater d'une manière directe.

L'expérience a été répétée plusieurs fois sur des instruments de toutes
dimensions, et il est maintenant constaté que par l'application des retouches
locales on porte les miroirs à ce degré de perfection où ils ne supportent
aucun diaphragme sans perdre de leur puissance optique. De là il résulte
un nouveau caractère et une épreuve bien simple à consulter pour recon-
naître la valeur des instruments, car suivant qu'ils perdent ou qu'ils ga-
gnent à être plus ou moins diaphragmes, on jugera d'une manière décisive
s'ils approchent plus ou moins de la perfection.

Tous ces faits sont autant de confirmations en faveur de la théorie des
ondulations. Dans l'ancienne théorie, le foyer est simplement le point de
croisement de rayons indépendants; plus il y a de rayons, plus il y a d'in-
tensité, mais moins il y a de chance que le croisement ait lieu en un point
unique. Suivant le système des ondulations, le foyer qui se forme au sein
d'un milieu homogène est le centre d'ondes sphériques de mouvements
concordants; plus l'onde a d'étendue, mieux ce centre est déterminé. Les
rayons que l'on considère géométriquement n'ont pas d'existence indivi-
duelle, ce sont de simples directions de propagation. Parmi les prétendus
rayons qu'une surface est chargée de grouper en foyer, il n'en est pas d'in-
différents; ceux qui vibrent en concordance se constituent effectivement en
foyer limité; ceux qui par une imperfection de surface ont subi une diffé-
rence de marche capable de les mettre en discordance, sont rejetés à une
certaine distance des premiers sans jamais en approcher au delà d'une
certaine limite; il y a discontinuité entre les rayons concordants et les
rayons discordants, et cette discontinuité s'accuse par la présence d'un
cercle noir qui règne comme un rempart autour du gros des rayons effi-
caces. Que si par des retouches locales on s'applique à ramener les rayons
déviés, on remarquera que jamais ils ne pénètrent dans cet espace obscur,
qu'ils l'évitent et le franchissent comme par l'effet d'un équilibre instable,
pour se réunir, en les pressant, au groupe des rayons concordants.

Cette discontinuité dans la marche des rayons appelés à devenir effi-

H

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— 266 —

caces explique un phénomène dont la singularité nous a souvent frappé.
Quand une surface, même très-incorrecte, est seulement de révolution, le
phénomène qui se remarque pendant les tâtonnements de la mise au point
consiste en ce que, dans une étendue plus ou moins considérable de part
et d'autre du meilleur foyer, on constate la présence d'une image qui ne
cesse d*être nette, tout en se détachant sur un fond de lumière ambiante.
Assurément, si les rayons déviés pouvaient approcher de plus en plus du
foyer, ce phénomène n'apparaîtrait pas, attendu que les foyers successifs
formés par les différentes zones seraient continûment noyés les uns par les
autres. Mais, comme en réalité tout foyer est cerné et comme préservé de
la confusion par un anneau noir, la zone, quelle qu'elle soit, qui forme image
dans le plan où Ton observe, est bornée, de part et d'autre, de zones ineflB-
caces qui assurent à sa propre image la faculté de dominer sur le fond
lumineux formé par la dissémination brusque des autres rayons.

La même explication rend compte du phénomène de doublure qui se
produit si fréquemment dans les grands instruments. Les opticiens suppo-
sent que la doublure des images est due à un accident de travail, qui par-
tage l'étendue de l'objectif en deux surfaces discontinues séparées par une
arête de rebroussement. Cette explication n'est nullement fondée, car
jamais on ne constate directement ni intersection, ni discontinuité de sur-
face. En réalité, la doublure des images résulte de la superposition, dans
Tappareil convergent, de deux défauts distincts : elle se produit toutes les
fois que l'objectif est entaché d'une aberration générale positive ou néga-
tive, et que de plus il présente deux sections méridiennes rectangulaires
de courbures inégales. On comprend, en discutant les chemins parcourus,
qu'en pareil cas il se forme dans le cône convergent deux groupes excen-
triques de rayons efficaces, et que les rayons centraux laissés en discor-
dances deviennent inefficaces dans leur direction normale. On produit à
volonté le phénomène de doublure des images, en choisissant un miroir
affecté d'aberration, et en le comprimant suivant un diamètre. Quand
l'aberration est positive, la doublure se produit perpendiculairement au dia-
mètre comprimé; dans le cas contraire, elle se manifeste parallalèle nient
à ce même diamètre.

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— 267 —

Si maintenant on considère que cet anneau noir qui entoure Timage
focale de chaque point lumineux, et qui concourt si puissamment à donner
de la fermeté aux images, a aussi pour eîTet de rejeter les rayons nuisibles
h une distance sensible des rayons utiles, on jugera combien sa présence
doit favoriser Tapplication du troisième procédé d*examen des surfaces,
lequel a précisément pour objet d'établir, par Tinterposition du bord d'un
écran opaque, le départ entre les uns et les autres.

Lorsque par l'effet des retouches tous les rayons nuisibles sont rentrés
dans l'ordre, on n'en saurait conclure, comme nous l'avons déjà dit, que
la surface réfléchissante réalise en toute rigueur la perfection géométrique;
mais il en résulte que les écarts qui subsistent sont contenus dans des
limites dont on peut déterminer, par des considérations très-simples, la
minime étendue. La formation d'un foyer exact implique la concordance
rigoureuse ou l'égalité absolue des chemins parcourus par tous les rayons. Si
donc il y a formation d'un foyer sensiblement parfait, ce n'est pas exagérer que
d'admettre que tous les rayons concordent à moins d'une demi-ondulation
près, car ceux qui seraient en différence de marche d'une longueur de
chemin plus grande seraient rejetés en dehors du premier anneau noir, et
viendraient renforcer les anneaux extérieurs. Or l'ondulation moyenne est
d'un demi-millième de millimètre, et la demi-ondulation d'un quart de
millième ; mais si quelque portion de la surface est en erreur d*une cer-
taine quantité, cette erreur réagira sur les chemins parcourus ou elle sera
doublée par la réflexion, et puisque, par hypothèse, tous les rayons s'ac-
cordent à moins d'une demi-ondulation, il en résulte que tous les points de
la surface réelle approchent de la surface théorique à moins d'un huit-mil-
lième de millimètre près, soit un dix-millième. Tel est, indépendamment
de l'étendue des surfaces, le degré de précision que comporte l'application
des retouches locales poussée jusqu'au point de réaliser des foyers physi-
quement parfaits. Interrogé sur des quantités de cet ordre, le sphéromètre
ne répond plus qu'avec incertitude ; comment donc une machine à tra-
vailler le verre pourrait-elle les atteindre? 11 fallait s'en tenir au travailla

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— 268 —

la main, et encore la main de Thomme n'agit-elle pas seule, et doit-elle à
tout instant se guider d'après les indications mêoies de la lumière.

En résumé, dans ce chapitre, spécialement consacré aux pouvoirs
optiques, nous établissons qu'il existe un ensemble de caractères auxquels
on reconnaît qu'une surface approche de la perfection. Soumises à l'épreuve
des différents procédés d'examen, de telles surfaces cessent de montrer au-
cun défaut perceptible. Les images qu'elles donnent prennent un bon
aspect qui se conserve dans les plus forts grossissements; les contours de-
viennent vifs et se montrent distinctement accompagnés des franges pâles
de la diffraction. De plus, si l'on en vient à l'application des diaphragmes,
on reconnaît qu'aucune partie de l'objectif ne peut être masquée sans qu'il
en résulte un affaiblissement comparable de l'effet optique.

Afin de donner une expression numérique du pouvoir optique, nous le
considérons comme un inversement proportionnel à l'angle limite sous
lequel s'opère la séparation des plus proches détails distinctement visibles
au foyer d'un instrument, et nous prenons pour objet d'épreuve une mire
lointaine formée d'espaces contigus alternativement noirs et blancs qui,
par leur distance entre eux et à l'instrument, se placent à la limite de visi-
bilité. Le pouvoir optique se trouve alors exprimé par le quotient de la
distance de la mire au centre optique de l'objectif divisé par Técartement
moyen des parties homologues.

A la suite d'un grand nombre de déterminations effectuées sur des
miroirs et des objectifs réfracteurs de toutes dimensions et de toute lon-
gueur focale, il est reconnu que le pouvoir optique dépend uniquement du
diamètre de la surface efficace, et par suite que ce pouvoir et ce diamètre
sont dans un rapport constant qui caractérise la lumière blanche et exprime
d'une manière générale la délicatesse de l'agent ou sa puissance virtuelle
de séparation.

En prenant pour unité de longueur le millimètre auquel on rapporte
habituellement l'ondulation lumineuse, on trouve pour cette constante
moyenne de la lumière blanche un nombre sensiblement égal à 1,500 ;

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— 269 —

d*où Ton tire par une simple proportion la valeur du pouvoir optique maxi-
mum d*un objectif de dimension quelconque.

Nous insistons sur l'existence réelle d'un pouvoir limite ou absolu,
afin de bien établir ce qu'on doit attendre d'un instrument d'une dimen-
sion donnée, et aussi pour détourner les artistes d'annoncer ou de chercher
à obtenir des résultats impossibles.

ARGENTURE SUR VERRE, APPLICATION AUX MIROIRS DE TÉLESCOPE.

On connaît aujourd'hui un certain nombre de procédés pour réduire
Targent à la surface du verre poli. Dans forigine, ces procédés ont eu
seulement pour objet de former une sorte d'étamage destiné, comme celui
des glaces d'appartement, à briller d'un éclat spéculaire du côté appliqué
contre le verre et visible à travers sa substance. On n'avait à s'inquiéter ni
de l'égalité d'épaisseur de la couche déposée, ni de son adhérence plus ou
moins intime, ni du degré de poli qu'elle conservait à son revers ; on ne
redoutait pas de favoriser la réaction par une certaine élévation de tempé-
rature, mais on avait à tenir compte de la question d'économie.

Dans l'application aux usages de l'optique, les frais d'argenture sont
à peu près insignifiants, et l'on a toute latitude pour satisfaire à des con-
ditions qui prennent une importance majeure du moment où la couche
métallique chimiquement déposée est appelée à réfléchir la lumière par sa
surface extérieure, à former des images et à reproduire en toute exactitude
la surface sous-jacente du verre. Le procédé Drâyton, auquel l'industrie
reproche d'employer, comme dissolvants, des alcools très-purs, et comme
agents réducteurs, des substances balsamiques et essentielles d'un prix
élevé, est celui que nous avons employé à l'époque de nos premiers essais
et qui, après trois années d'expérience, nous parait encore mériter la pré-
férence. 11 agit à la température ordinaire, et la couche d'argent qu'il
forme sur le verre est déjà miroitante au sortir du bain ; elle présente
une épaisseur uniforme et se montre suffisamment adhérente pour sup-

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— 270 —

porter le frottement prolongé d'une peau rougie d'oxyde de fer; ainsi
polie elle réfléchit environ 75 pour 100 de la lumière incidente.

Le procédé, tel qu'il nous a été communiqué par MM. Power et Robert,
tjui disposent actuellement du brevet Drayton, avait déjà subi des perfeclion-
nements qui le rendaient d'une application plus facile et d'un emploi moins
dispendieux. En n'hésitant pas à nous en faire part, en y joignant tous les
renseignements qui pouvaient suppléer à notre inexpérience, MM. Power
et Robert ont singulièrement facilité nos recherches et se sont acquis tous
les droits à notre reconnaissance et à nos remerclments.

Nous n'avons rien eu à changer au fond du procédé ; mais par la nécessité
d'en faire une application nouvelle et très-délicate, nous avons été conduit
à régulariser des détails de manipulation, à changer quelque peu les pro-
portions des éléments qui entrent dans la formule et surtout à étudier par
excès ou par défaut l'influence empirique de chacun d'eux. C'était la seule
marche à suivre pour arriver en toute circonstance à tirer le meilleur parti
des produits variables que l'on trouve dans le commerce.

Il y a trois opérations à exécuter successivement sur un miroir de
verre pour lui communiquer le vif éclat métallique de l'argent : la prépa-
ration ou le nettoyage préalable de la surface, la formation du dépôt d'ar-
gent et le polissage de cette même couche de métal.

La préparation de la surface de verre qui doit recevoir le dépôt d'ar-
gent exerce une grande influence sur la manière dont la réduction s'opère.
La solution argentifère, qui possède la propriété spéciale de se réduire au
contact des parois solides et polies, agit d'autant plus vite et forme un
dépôt d'autant plus adhérent et homogène, que cette paroi est plus pure de
corps étrangers à sa propre substance. Mais pour qu'une surface de verre
présente ce degré de pureté chimique, il ne suffit pas qu'elle apparaisse à
l'œil parfaitement nette et brillante, il faut qu'en la nettoyant on ait recouru
à des précautions d'une efficacité assez éprouvée pour n'exiger d'autre véri-
fication que celle de l'argenture même.

Que la surface ait déjà été argentée ou non, on commence par la
mouiller de quelques gouttes d'acide nitrique pur que l'on étend rapide-

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— 271 —

ment au moyen d'un tampon de coton, puis on lave cette surface à Teau et
on ressuie avec un linge sec. En cet état la surface ne retient plus que ce
qui provient de l'eau elle-même et du linge dont on s'est servi pour
l'essuyer. Pour arriver sinon à la purifier d'une manière complète, du
moins à lui communiquer un état uniforme, on la saupoudre de blanc
d'Espagne, on ajoute assez d'eau distillée pour former une pâle qu'on étend
au moyen d'un tampon de coton. La pièce est laissée à plat pendant le
temps nécessaire à l'évaporation de l'eau ; les principes solubles se fixent
alors dans le blanc qui recouvrent la pièce et leur sert d'excipient. Il faut
qu'à son tour ce blanc disparaisse. On prend du coton dans la carde, on
évite de le serrer, et par un frottement léger on attaque la couche de blanc
qui se détache et laisse la surface encore recouverte d'un voile uniforme.
C'est ce voile qui, une fois enlevé, laissera le verre dans l'état le plus pro-
pice à recevoir l'argenture. On forme donc un nouveau tampon par super-
position de couches régulières empruntées à la carde, on en frotte légère-
ment tous les points de la surface en prenant soin d'écarter la couche
superficielle de coton à mesure qu'elle se charge de blanc. Par ce moyen,
le voile qui régnait sur le verre se dissipe peu à peu sans solution de con-
tinuité^ sans ligne de démarcation appréciable. On sent alors que le tam-
pon glisse sur une surface nette ; c'est le moment de prendre un tampon
plus ferme pour agir énergiquement sur le verre en insistant particulière-
ment près des bords. Au bout d'un certain temps, quand on suppose que
la surface n'a plus rien à gagner, on chasse avec le coton les poussières
qui tendent à s'attacher au verre électrisé par le frottement, et l'on pose la
pièce sur champ en attendant qu'on l'immerge dans le bain d'argenture.
Mais avant de décrire cette manipulation, il convient de donner la formule
à suivre pour préparer la solution.

La composition du bain d'argent est assez complexe : il y entre comme
matières premières de l'eau, de l'alcool, du nitrate d'argent, du nitrate
d'ammoniaque, de l'ammoniaque, de la gomme galbanum et de l'essence
de girofles. Avant d'entrer dans le bain définitif, ces éléments s'unissent
dans des solutions provisoires dont nous allons donner la composition.

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— 272 —

(!)• Ammoniaque étendue. On part de raromoniaque pure du commerce
et on rétend d'eau distillée jusqu'à ce que la solution marque 15 degrés à
l'aréomètre de Cartier,

(2). Nitrate ammoniacal d'ammoniaque. Dans 200 grammes d'eau, on disr
sout 100 grammes de nitrate d'ammoniaque sec et on ajoute 100''"'' de la
précédente solution d'ammoniaque étendue; on a ainsi une solution com-
posée comme il suit :

Nitrate d'ammoniaque sec 400 gr.

Eau distillée SCO »

Ammoniaque à 43 degrés (Cartier} 400 cmc.

(S). Teinture de galbanum. On trouve dans le commerce, sous le nom
de gomme galbanum, une gomme-résine un peu molle, blonde et douée
d'une forte odeur vireuse; on rejette celle qui est friable, compacte et
sans odeur, ou verdâtre et mêlée d'une sorte de chapelure inerte. On prend
environ 20 grammes de la substance pour 80*^"*^ d'alcool rectifié à 36 de-
grés, on malaxe le tout dans un mortier de porcelaine chauffé à /tO ou
50 degrés, et l'on obtient une solution de la partie résineuse troublée par
une gomme insoluble. On décante dans un flacon et on laisse reposer. On
filtre la partie liquide, on épuise le dépôt opaque et par addition d'alcool
on ramène cette solution à marquer 29 degrés à l'aréomètre de Cartier.

(4). Teinture de girofles. C'est une solution qui résulte du mélange de
l'alcool et de l'essence dans les proportions suivantes :

Essence de girofles •• %h cmc.

Alcool à 36 degrés (Cartier} 75 »

De tous les produits déjà énumérés on forme ensuite un mélange
ainsi composé :

Nitrate d'argent fondu 50 gr.

Eau distillée • . . • • . • 400 cmc.

Nitrate ammoniacal d'ammoniaque (%) 7 &

Ammoniaque étendue (4) • . • • « S4 >

Alcool rectifié à 36 degrés (Cartier) 450 »

Teinture de galbanum (3) 440 »

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— 273 —

On fait d*abord dissoudre le nitrate d'argent dans l'eau, puis on ajoute
le nitrate d'ammoniaque, qui a pour effet d'empêcher la solution de préci-
piter par l'addition de l'ammoniaque libre. L'alcool vient à son tour, et en
dernier la teinture de galbanum. En d'autres termes, les produits doivent
être incorporés les uns aux autres, suivant l'ordre même où ils 6gurent
dans la formule.

La solution qui en résulte brunit promptement et forme un précipité
qui se dépose en quelques jours. On décante la partie claire et on la porte
dans l'obscurité, où on la conserve pour l'usage sous la désignation de
solution normale. Cette solution, inactive par elle-même, est cependant très-
disposée à se réduire au contact du verre du moment où l'on y ajoute
3 pour 100 de teinture de girofles (4).

Cependant le dépôt qui se forme rapidement à 15 ou 20 degrés centi-
grades, malgré le bon aspect qu'il présente, ne possède pas toute la con-
sistance nécessaire pour résister à un polissage ultérieur. L'addition de 4 à
5 pour 100 d'eau pure, qui ralentit la réaction, communique en même
temps au dépôt d'argent une plus grande solidité. Si l'on ajoutait trop
d'eau, la solution deviendrait de plus en plus tardive, et la couche d'argent
à peine formée s'arrêterait dans son développement^à un degré de minceur
où elle ne posséderait pas encore son entier coefficient de réflexion. C'est
donc à l'observation et à l'expérience à décider précisément de la quantité
d'eau qu'il convient d'ajouter à la solution normale pour en obtenir le meil-
leur dépôt.

Il en est de même de l'ammoniaque qui, entrant dans le mélange en
très-petite quantité, n'est presque jamais dosée du premier coup d'une ma-
nière assez précise. Parinsuffisance d'ammoniaque, la solution peut rester tar-
dive, et alors il y a à distinguer si ce défaut provient d'un excès d'eau ou
du manque d'alcali. Quand c'est l'ammoniaque qui manque, le dépôt d'ar-
gent retiré du bain présente une couleur violette très-prononcée et semble
recouvert d'un voile blanchâtre. Si au contraire l'alcali était en excès, la
solution sous l'influence du girofle se réduirait en masse et au détriment
de l'action élective des parois, et le dépôt sortant du bain serait terni et
recouvert d'une couche pulvérulente d'un gris foncé. La juste proportion

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— 274 —

d'ammoniaque est celle qui communique au dépôt une riche couleur d'or
tirant sur le rose, avec formation d*un léger voile gris-cendré. Mais tandis
que Taddition de Teau s'effectue par centièmes, les tâtonnements qui con-
cernent Tammoniaque pure et concentrée ne doivent porter que sur ies
millièmes. Si par une erreur on avait ajouté de Tammoniaque en excès, la
solution ne serait pas perdue pour cela, car il serait facile de la réparer
par Tacide nitrique : il n'en résulterait qu'une légère augmentation dans
la dose du nitrate d'ammoniaque qui n'exerce pas sur le dépôt d'influence
nuisible. En somme, c'est par l'eau et l'ammoniaque qu'on met pour ainsi
dire les solutions au point. Pour éviter les pertes de temps, on fera bien
de préparer à l'avance de grandes quantités de solution normale, de les
réunir dans un seul flacon, de les traiter en masse pour les amener aa
point, et de les conserver hermétiquement bouchées sous la dénomination
de solution éprouvée.

On ne doit tenler d'argenter une pièce importante que lorsqu'on a une
solution déjà ancienne et éprouvée d'avance. L'opération s'exécute pour
les grandes pièces dans des bassines en cuivre argentées intérieurement
par la galvanoplastie, et qui ne s'attaque pas au contact du nitrate d'argent.
Il faut qu'elles soient de grandeur appropriée à celle de la pièce et que le
diamètre du fond dépasse de 0'",03 à 0",05 celui de la surface à argenter.
Pour les miroirs de peli tes dimensions, on peut se contenter des porce-
laines plates que Ton trouve dans le commerce.

11 est indispensable de terminer le revers des miroirs par une surface
polie, et de laisser cette surface libre de tout obstacle qui, gênant l'accès
de la lumière, empêcherait de surveiller les progrès de l'argenture ; aussi,
dès qu'un miroir est assez grand pour qu'on ne puisse plus le manier avec
sécurité en le saisissant uniquement par les bords, devîent-il nécessaire de
creuser sur la tranche une gorge où s'insèrent deux anses de cordes soli-
dement fixées par plusieurs tours de ficelle, 11 faut encore préparer trois
fiches en bois, ou mieux en baleine, effilées en biseau, que l'on glisse sous
le bord du miroir aussitôt après son immersion dans le bain pour Fisoler
du fond du vase et ménager un espace à la circulation du liquide. Enfin,

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— 275 —

quand on opère sur des pièces d'un poids considérable, on fait reposer la
bassine sur une planche garnie de courbes qui en forment une sorte de
berçoir. Dans tous les cas, Topération doit se faire au grand jour et dans
un local porté à une température de 15 à 20 degrés, car la lumière et la
chaleur exercent une influence indispensable sur la réduction de l'argent.

Lors même que la surface à argenter aurait subi un nettoyage irrépro-
chable, si l'immersion dans le bain n'était pas faite avec toutes les précau-
tions requises, il pourrait encore survenir dans l'argenture diverses espèces
de taches, des inégalités ou des temps d'arrêt. La bassine étant nettoyée au
blanc d'Espagne, on prépare, pour y verser la solution, un grand cornet
de papier collé que l'on engage dans un entonnoir comme un papier à fil-
trer et dont on coupe la pointe pour ménager un orifice d'écoulement de
0'%002 à 0™,00â de diamètre. Cet orifice est maintenu à 0^03 ou 0",Oft
au-dessus du fond de la bassine. Au moment même d'opérer, on mélange,
en les agitant dans un même vase, la solution éprouvée et les 3 pour iOO
de teinture de girofles qui déterminent la réaction ; on en verse aussitôt
dans la bassine une petite quantité que l'on se h&te d'étaler avec un tam-
pon de coton, puis aussitôt on verse dans le cornet le reste qui s'écoule par
l'orifice en renouvelant sa surface et ne rencontre en se répandant que des
parois déjà mouillées. On saisit alors le miroir par les anses, on le pré-
sente obliquement pour le faire reposer d'abord sur l'angle de la surface
principale et on l'abaisse d'un mouvement uniforme qui détermine l'enva-
hissement progressif dé la nappe liquide; on glisse pour l'isoler du fond
les fiches en trois points équidistants et l'on pose la bassine sur le berçoir
en l'exposant librement au grand jour. A partir de ce moment, on n'a plus
qu'à agiter doucement le liquide en inclinant l'appareil d'un côté et de
l'autre et en faisant tourner de temps en temps la bassine sur elle-même.

Dans les premiers instants avant que la réaction commence, la sur-
face immergée dans un liquide moins réfringent que le verre donne des
objets extérieurs une image perceptible à travers l'épaisseur du disque ;
mais bientôt, sous l'influence du premier dépôt, cette image s'affaiblit,
prend une teinte brunâtre, s*éteint presque complètement, puis soudain
reparaît avec un éclat métallique où Ton juge que la réflexion a changé de

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— 276 —

nature. La durée du temps qui s* écoule entre l'immersion du miroir et la
réapparition de Fimage réfléchie est importante à noter, parce qu'elle sert
de guide pour la durée totale de la réaction, qui généralement n'exige
qu'un temps cinq à six fois plus long pour engendrer l'argenture complète.
Dans les conditions moyennes de température et de lumière, la réappari-
tion de l'image a lieu cinq minutes après l'immersion, et par un séjour
dans le bain qui se prolonge vingt à vingt-cinq minutes de plus, la couche
d'argent acquiert toute l'épaisseur convenable.

Dès qu'on juge le dépôt suffisamment épaissi, on doit retirer le miroir,
le laisser égoutter jusqu'à ce que le liquide menace de sécher et le déposer
dans une seconde bassine contenant de l'alcool ordinaire étendu par Teau
au point de marquer 67 degrés à l'alcoomètre de Gay-Lussac ou 25 degrés
à l'aréomètre de Cartier. On l'agite jusqu'à ce que les égouttures ne soient
plus colorées et on le transporte dans une troisième bassine contenant de
l'eau ordinaire filtrée. Une certaine agitation communiquée sans faire
émerger la surface peut hâter la dissolution de l'alcool dans l'eau; mais il
est toujours prudent de prolonger ce lavage au delà des six à huit minutes
strictement nécessaires.

Le miroir est enfin porté dans l'eau distillée et de là posé sur sa
tranche en contact avec un linge dans une position presque verticale, où on
le laisse sécher. Quand l'opération a été bien conduite, on voit la nappe
d'eau se retirer peu à peu et laisser à découvert une surface d'un jaune d'or
tirant sur le rose et recouverte d'un léger voile gris-cendré. Examinée par
transparence, celte couche d'argent ne laisse apercevoir que les objets vive-
ment éclairés et les colore fortement en bleu. •

Il s'agit maintenant d'enlever ce léger voile qui colore l'argent et dimi-
nue son éclat. L'expérience a appris qu'il faut commencer par frotter cette
surface avec une peau de chamois disposée en un tampon mollement rem-
bourré de coton cardé. On doit se garder d'étendre sur cette peau aucune
poudre à polir, attendu que le frottement de ce premier tampon a princi-
palement pour eflet de fouler le dépôt d'argent, d'écraser le velouté înhé-

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— 277 —

rent à sa structure et de lui communiquer une solidité qui lui permette de
supporter le polissage complet.

Un singulier phénomène qui ne manque jamais de se produire semble
démontrer qu'en elTet, sous la douce pression exercée par cette peau, la
couche d'argent se modifie dans sa constitution. La transparence dont elle
jouit à un faible degré en sortant du bain diminue notablement par le frot-
tement; le bleu transmis devient plus foncé comme si de très-petits inter-
stices capables de transmettre de la lumière blanche venaient à s'oblitérer
par suite de l'écrasement des parties saillantes. Toujours est-il qu'une fois
polie la couche d'argent, qui a plutôt perdu que gagné, transmet évidem-
ment moins de lumière qu'auparavant. Quand le tampon de peau nue a
produit son effet, on en prend un second disposé de même sorte, mais
imprégné de rouge d'Angleterre fin et lavé avec le plus grand soin. On le
promène légèrement en rond sur toutes les parties de la surface en insis-
tant particulièrement sur les bords, qui ont toujours une tendance à rester
en retard. Peu à peu l'argent recouvre sa blancheur et contracte un poli
qui reproduit celui de la surface sur laquelle il repose. C'est le poli du
verre dans sa perfection, rehaussé par l'intensité de l'éclat métallique.
Pendant une heure ou deux, suivant l'étendue de la surface à polir, l'éclat
spéculaire va toujours croissant. Mais enfin, dès que le miroitage des objets
ombrés donne un reflet d'un beau noir, on doit s'abstenir de prolonger un
traitement qui finirait par altérer la texture de la mince couche d'argent.

Telle est dans tous ses détails la marche que nous avons suivie pour
argenter régulièrement les miroirs de verre sans que la surface en éprouve
le moindre changement perceptible aux différents procédés d'examen.

Nous ne prétendons pas que tant de précautions soient rigoureuse-
ment indispensables à la réussite d'une argenture suffisante pour l'usage;
mais ayant maintes fois observé que rarement on se résigne à accepter les
moindres défauts qui viennent troubler l'uniformité d'une belle surface,
nous avons compris que nous serions tenu d'indiquer, quels qu'ils soient,
les moyens d'obtenir des miroirs sans taches.

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— 278 —

DiStAILS de construction sur les télescopes de grande DIMEN-
SION; DISPOSITION DES OCULAIRES; CHANGEMENTS DE GROSSISSE-
MENT; MONTAGE DU MIROIR. — NOUVEAU PIED PARALLACTIQUE EN
CHARPENTE.

En sortant des mains de Newton, le télescope a été bien des fois
remanié par les savants et les artistes. Dans cet Instrument, l'image formée
au foyer du miroir ne se présente pas aussi naturellement à Tobservalion
que celle qui résulte du concours de rayons réfractés; les dispositions
qu'on a imaginées pour la rendre accessible reposent sur des artifices qui
prêtent matière à discussion. Newton a pris dès l'origine le parti le plus
sage, qui consiste à rejeter l'image sur le côté et à l'observer au moyen
d'un oculaire monté sur la paroi du tube et dirigé perpendiculairement
sur l'axe. Le cône des rayons convergents était réfléchi par un miroir plan
incliné à A 5 degrés qui était nécessairement placé en deçà du foyer, à une
distance au moins égale au rayon du tube.

En vue d'éviter la perte d'intensité causée par une seconde réflexion
métallique, on a tenté de remplacer le miroir oblique par un prisme à
réflexion totale qui agit sur le faisceau sans lui faire subir d'autre perte
que celle qui provient de l'absorption et des réflexions partielles aux deux
surfaces normales. Mais dans les grands instruments le prisme tend à
prendre des proportions telles, qu'il devient presque irréalisable. Dans les
instruments à court foyer, tels que ceux que nous avions en vue, ce prisme
devait prendre des dimensions plus grandes encore et menaçait, par ses
imperfections propres, d'exercer sur les images la plus fâcheuse influence.

Nous avons pris le parti de briser près du sommet le cône des rayons
par un prisme de petite dimensions qui laisse l'image à l'intérieur du tube
pour aller ensuite chercher cette image au moyen d'un oculaire composé.
Quelles que soient les préventions des observateurs contre l'oculaire à
quatre verres, on ne peut méconnaître les nombreux avantages que pré-
sente cette disposition. Elle résout toute difficulté, car, au moyen d'un
prisme réduit aux dimensions seulement suffisantes pour ne pas restreindre

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— 279 —

l'étendue du champ, elle réalise le bénéfice de la réflexion totale ; de plus,
comme ce prisme vient se placer à petite distance du foyer, il est hors
d'état de compromettre l'image lors même qu'il laisserait à désirer relati-
vement à la qualité de la matière, à l'exécution des surfaces et à la préci-
sion des angles. Enfin, ce qui ne nuit en rien, l'image vue dans l'oculaire à
quatre verres se trouve redressée.

Cependant, comme l'oculaire composé a été conçu et organisé à l'oc-
casion des lunettes, il arrive qu'en l'associant tel quel à des miroirs para-
boliques à court foyef on fait reparaître une certaine aberration de sphéri-
cité ; c'est-à-dire que dans cet oculaire où se trouvent deux verres qui
jouent réellement le rôle d'objeclif, on recommence à éprouver les imper-
fections des courbures sphériques. A cet inconvénient, le remède est bien
simple : il consiste à opérer une dernière retouche qui, en sacrifiant l'image
du miroir^ aura pour effet de reporter la netteté sur l'image résultante du
système optique composé du miroir et de la partie objective de Toculaire.
Par ce moyen,' le miroir et le système des verres amplificateurs de Timage
sont invariablement associés l'un à l'autre, et pour varier le grossissement
on se borne à changer le système des deux autres verres, qui est tout con-
forme à l'oculaire astronomique ordinaire. Nous n'en sommes donc plus à
construire des miroirs exactement paraboliques, et nous croyons mieux
faire en les terminant par une surface expérimentale qui possède expressé-
ment la propriété d'agir de concert avec le système des verres amplifica-
teurs de l'oculaire, pour assurer la perfection à l'image résultante*.

Les considérations que nous avons développées en parlant de la for-
mation des images nous ont servi à évaluer le degré de précision que
réclame l'exécution des retouches locales ; ces mêmes considérations déter-
minent la limite où les déformations accidentelles du miroir commence-
raient à nuire à la qualité des images. Si l'on veut que les images
conservent leur netteté, il est indispensable que dans toutes les positions
imprimées au miroir les divers éléments de la surface restent solidaires
entre eux à la précision d'un dix-millième de millimètre^ car tout déplace-

4. Voir C. R. de VAc. des 5c., t. XLIX, p. 85.

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— 280 —
ment relatif qui excéderait cette minime quantité mettrait certains rayons
en discordance avec les autres et les jetterait en dehors du groupe efficace.
On comprend dès lors l'extrême importance des précautions à prendre
pour détourner du miroir les forces qui tendraient à en altérer la figure.

Lorsque le miroir est placé au fond du tube et que Tinstrument est
obliquement dirigé vers un point quelconque du ciel, la pesanteur agit
suivant deux composantes rectangulaires, Tune qui tend à comprimer le
miroir dans la direction du diamètre compris dans un plan vertical, Tautre
qui le presse contre les parties résistantes sur lesquelles il repose par son
revers. Ces deux composantes, qui varient en sens contraires avec la direc-
tion de rinstrument, demandent à être combattues isolément ^ A celle qui
comprime le miroir sur sa tranche, on ne peut opposer que la rigidité de
la matière qui, sous un poids donné, prend une valeur maximum lorsqu'on
termine le revers du miroir par une surface suffisamment convexe. Nous
avons trouvé avantageux de faire tailler la face postérieure du miroir sur
une courbe telle que l'épaisseur aille en doublant du bord vers le centre où
elle atteint au moins le dixième du diamètre. Ce n'est là, du reste, qu'un
palliatif qui n'obvie pas radicalement à la déformation, mais en réalité cette
composante diamétrale de la pesanteur n'est que peu redoutable et parce
qu'elle diminue à mesure que l'instrument s'élève vers le zénith, et parce
que l'aplatissement qui pourrait en résulter dans la totalité des faisceaux
convergents se corrigerait aisément par l'emploi d'une lentille cylin-
drique.

L'autre composante, dont l'intensité varie en sens inverse de la pre-
mière, exerce sur l'image une influence beaucoup plus fâcheuse. A
mesure que l'instrument se dresse, les parties solides sur lesquelles le
miroir s'appuie font saillir les parties correspondantes de la surface et
déterminent des ondulations qui s'accusent au foyer par de longues traînées
de lumière. Il faut supprimer ces pressions locales et les répartir unifor-
mément sur toute l'étendue du revers du miroir. Solidairement avec la
monture de ce miroir on fixe un plancher en bois et l'on ménage entre
deux un espace où l'on glisse un sac circulaire en caoutchouc qui, une fois

4. VoirC R. de VAc. des Se, t. XLIX, p. 85; et Cosmos, XIIÏ, p. 328.

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— 281 —

gonflé, s'applique sur le verre. Le tube étroit qui conduit Tair dans ce
coussin circule le long du corps de l'instrument, se prolonge jusqu'à Tocu-
la ire et se termine par un robinet. En soufflant avec la bouche, l'observa-
teur peut ainsi, sans perdre Timage de vue, régler à son gré la pression et
l'amener précisément au degré suffisant pour que le miroir flotte dans sa
monture sans la presser ni par Tune ni par l'autre surface. Il est clair que
dans ces condilions le miroir échappe à la pesanteur quant aux effets de la
composante qui s'exerce totalement sur le coussin pneumatique. Le jeu
régulier de l'appareil n'exige nullement que le miroir ait du ballottement
dans sa monture, et l'addition du coussin n'augmente pas cette instabilité
de l'axe optique qu'on a jusqu'à présent reproché au télescope. Rien n'em-
pêche d'assujettir le miroir dans son barillet en le saisissant près des bords
en trois points équidistants. Le coussin, qui ne peut plus se déplacer en
masse, n'en continue pas moins, suivant la pression, à modifler la surface
et à réagir distinctement sur la netteté de l'image. Le cadre qui porte l'en-
semble du miroir, du barillet et du coussin pneumatique se rattache au
corps du télescope par des vis calantes et butantes qui servent à régler l'axe
optique par rapport au prisme et à le maintenir dans une position définie.
Le corps des nouveaux télescopes est en bois; il a la forme d'un tube
octogonal. Des diaphragmes largement ouverts et fixés intérieurement de
distance en distance communiquent au système une rigidité dont on tire
partie dans la manière de le monter parallactiquement. Au tiers de sa lon-
gueur comptée à partir du miroir on a fixé (fig. 19) deux tourillons montés
perpendiculairement sur la direction de l'axe de figure. D'un autre côté, on
a construit une table tournante à deux colonnes roulant par des galets sur
un plateau orienté parallèlement à l'équateur et maintenu dans cette posi-
tion par un bâti en charpente. Les deux colonnes de la table tournante
sont armées de coussinets pour recevoir les tourillons du corps de l'instru-
ment; de plus elles gardent l'écartement voulu et la hauteur suffisante pour
le laisser passer librement. Le télescope étant donc posé à sa place se
trouve suspendu parallactiquement, car son double mouvement s'exécute
en déclinaison autour des tourillons et en ascension droite autour de l'axe
de la table tournante. L'observation prolongée d'un astre exige que l'in-

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— 282 —

strument soit arrêté en déclinaison; c'est pourquoi on fixe sur le plateau
tournant une sorte de bras dont l'extrémité se rattache en quelque point
du corps du télescope par une barre à coulisse et à serrage qui figure un
côté variable dans un triangle et détermine l'ouverture de l'angle opposé.
Un disque métallique divisé à sa circonférence et monté sur l'axe des
tourillons fait l'office de cercle de déclinaison, et des divisions tracées sur
le contour du plateau équatorial figurent les parties d'un cercle horaire;
mais les positions qu'ils indiquent ne comportent pas plus de précision
que n'en exige la recherche d'un astre qu'on veut mettre dans le champ.
Ce système de pied ne constitue, à vrai dire, qu'un support disposé
parallactiquement pour la commodité des observations, les mouvements
en sont doux et rien n'empêchera d'y ajouter au besoin un rouage moteur.
On construit en ce moment une semblable monture pour le télescope
de 0"",ft2 établi depuis plusieurs mois à l'Observatoire impérial. Le miroir
a été fondu à Saint-Gobain, puis dégrossi et débordé dans l'usine Sautter
et C»% spécialement consacrée à la construction des phares lenticulaires.
Depuis lors M. Sautter a préparé pour l'avenir de bien plus grands disques,
et nous avons reçu de lui l'assurance d'une coopération qui ne reculerait
que devant une impossibilité matérielle; soulagée d'une préparation qui
exigeait un outillage spécial, la maison Secretan a fait tout le reste, sauf
les dernières retouches dont elle n'aurait pas accepté la responsabilité. Par
les soins de M. Eichens, qui a la direction des ateliers, la partie mécanique
se perfectionne et s'achève, en sorte qu'avant peu nous serons en posses-
sion de l'appareil complet.

Nous voici parvenu au terme de cette série de détails qu'il fallait tous
indiquer sous peine de laisser à d'autres le soin de rechercher ce que la
pratique nous avait enseigné. Nous les avons donnés à litre de renseigne-
ments pour ceux qui souhaiteraient de reproduire les effets que nous avons
obtenus. Parmi ces détails d'exécution, il en est un grand nombre que
nous avons recueillis dans les ateliers de M. Secretan, et nous nous plai-
sons à reconnaître que ces rapports de chaque jour avec des ouvriers
habiles, des conlre-mallres intelligents et un chef d'établissement doué
d'un esprit éclairé nous ont considérablement abrégé notre tâche.

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— 283 —

Cette tâche, en quoi consistait-elle? Nous nous étions proposé, ou
plutôt nous avions reçu du directeur de l'Observatoire la mission de prépa-
rer les voies pour la taille des objectifs de grand diamètre. Fallait-il se
contenter d'appliquer empiriquement en grand les méthodes dont on s*est
contenté jusqu'ici pour le travail des verres? Quels résultats pouvait-on se
flatter d'obtenir en compensation de l'accroissement des dépenses? A quoi
jugerait-on d'avoir réussi? Savait-on seulement si dans l'état actuel nos
meilleurs instruments laissent carrière à d'importants progrès? N'y aurait-il
pas en optique comme en mécanique un maximum d'eifel utile qui vien-
drait tôt ou tard limiter nos etlbrts? Toutes ces questions étaient implicite-
ment comprises dans la mission que nous avions reçue du directeur.

En cherchant à les résoudre, il y avait danger, nous le voyons aujour-
d'hui, de s'engager dans une voie qui vraisemblablement était sans issue.
Heureusement nous avons pris le chemin détourné et, délaissant provi-
soirement la réfraction, nous avons emprunté à la réflexion les moyens
d'agir plus simplement sur la lumière et d'en former correctement ce point
focal où se révèle toute la théorie physique des images. Gomme nous
n'avions affaire qu'à une seule surface, comme par le fait même de la
réflexion la ligne d'expérience repliée sur elle-même se contenait à l'inté-
rieur d'un emplacement fermé et ramenait le point et l'image à proximité
l'un de l'autre, nous avons pu, sans nous écarter de la figure sphérique,
nous familiariser avec les moyens d'agir sur les surfaces de verre, de les
observer et de les modifier à la demande des phénomènes optiques. Appli-
quant ensuite les mêmes procédés au cas où le point et l'image s*éIoignent
progressivement l'un de l'autre, nous avons vu se réaliser naturellement
les surfaces qui procèdent des sections coniques et qui étaient désignées
depuis si longtemps comme spécialement propres aux usages de l'optique;
et maintenant que l'expérience est acquise, nous n'hésiterions pas à faire
sur les objectifs achromatiques l'application d'une méthode qui n'a rien à
redouter de la complication analytique des surfaces. Cependant les miroirs
de verre qui n'étaient qu'accessoires ont emprunté à l'argenture un éclat
métallique si remarquable que maintenant ils rivalisent avec les objectifs
de même dimension.

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— 284 —

Sans perdre de vue l'objet principal de ce travail, qui était de fournir
des résultats pratiques, nous avons été conduit, chemin faisant, à recon-
naître l'insuffisance des considérations purement géométriques sur les-
quelles on se fondait pour établir la théorie des instruments d'optique.
Tous les faits observés condamnent un système dans lequel on ne tient
aucun compte du caractère périodique de l'agent lumineux, où par suite on
néglige l'élément principal qui intervient dans le mécanisme de la forma-
tion des images; ils démontrent, au contraire, qu'au foyer des surfaces
appropriées par leur degré de précision à la constitution intime de la
lumière les rayons obéissent au principe fondamental des interférences.
Ainsi se justifie dans ses dernières conséquences une doctrine que l'esprit
humain s'est donnée pour guide, et qui parait devoir embrasser l'universa-
lité des phénomènes de l'optique physique.

Dans une note présentée à l'Académie des Sciences* le 21 avril 1862, L. Foucaul
annonça qu'il était arrivé à obtenir un miroir de 0'",80 de diamètre et de /i",50 de
dislance focale qui, monté sur un pied altazimutal et soumis aux épreuves les plus
nombreuses et les plus variées, a été reconnu présenter une précision comparable à
celle des miroirs plus petits précédemment construits.

Cette note coulient en outre quelques détails de construction sans grand intérêt.

4. Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. XLIV, p. 859.

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MICROSCOPE CATADIOPTRIQUE

AVEC MIROIR EN VERRE ARGENTÉ*
(SocitHé Philomatbique, 19 février i850.}

M. Foucault donne la description d'un nouveau microscope catadiop-
triqae dans lequel Faberralion des lentilles est exactement compensée par
Fintervenlion d*un miroir argenté dont la courbure a été modifiée par le
procédé des retouches locales. Par ce moyen, la surface des lentilles est
utilisée dans toute soi^ étendue, et le nombre des rayons efficaces croissant
dans le même rapport, les images deviennent en même temps plus nettes,
plus lumineuses et supportent de plus forts grossissements.

L'instrument se compose d'un petit microscope vertical dont les len-
tilles forment image à 5 centimètres de distance, dans l'intérieur d'un
prisme à réflexion totale, qui dirige horizontalement les rayons émergents
sur le miroir concave en verre argenté.

Ce dernier a dû être travaillé sur un rayon de courbure de 0'",40, et
il est placé de telle sorte que son centre de courbure occupe le milieu
du bord supérieur de la surface hypoténuse du prisme. En vertu de cette
disposition, les rayons renvoyés par le miroir viennent former au-dessus et
h l'extérieur du prisme une image corrigée de celle qui existe à l'inté-
rieur.

4, Voir Procès-verbaux de la Soc. Philom., 4859, p. 46.

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— 286 —

Cette image est définitivement observée au moyen d'un microscope
faible horizontalement dirigé.

L'image qui se forme finalement sur la rétine résulte du concours de
rayons qui, dans un trajet assez compliqué, se croisent pour la quatrième
fois; et cependant ces transmissions d'images se font dans des conditions
qui, loin de nuire au résultat, contribuent manifestement à augmenter la
puissance de l'instrument.

Pour donner une idée de l'apparence que prend un objet bien connu
quand on l'observe au nouveau microscope, M. Foucault met sous les yeuK
de la Société une esquisse que M. Bulard a bien voulu tracer à la bâte et
qui représente les globules du sang humain. Chacun de ces globules appa-
raît avec une surface modelée, des contours sinueux^ des bords relevés,
et quelquefois ils imitent une éminence centrale, une sorte de bouton en
relief, qui correspond au noyau signalé par les micrographes.

Au reste, pour se défendre contre toute illusion, M. Foucault se pro-
pose de recourir à la photographie et d'appeler ainsi en témoignage des
résultats qui suppléeront à son inexpérience en micrographie.

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SUR

LA CONSTRUCTION DU PLAN OPTIQUE

(Sans date.)

Depuis longtemps j*ai eu la pensée que la méthode des retouches
locales, qui m'a servi à donner aux miroirs en verre la figure parabolique,
conviendrait également pour engendrer ou perfectionner la surface d'un
miroir rigoureusement plan. Ayant eu le loisir de faire l'expérience, j'ai
obtenu une réussite qui me permet de présenter la méthode comme étant
d'une application facile et assurée.

Le miroir dont il s'agit a O'^^^Sô de diamètre, et, sous quelque incidence
qu'il se présente aux rayons qui tombent à sa surface, le faisceau réfléchi
observé dans les lunettes ne présente aucune différence avec le faisceau
direct.

Pour arriver à ce résultat, on ne s'est servi ni du sphéromètre, ni des
bassins multiples ordinairement employés pour engendrer la surface du
plan.

Le disque de verre, après avoir été fondu à Salnt-Gobain et dégrossi
dans les ateliers de M. Sautter, a été attaqué à la main au moyen d'un
disque plus petit que Ton faisait mouvoir à sa surface avec interposition
d'émeris de plus en plus fins détrempés dans l'eau.

On a ainsi engendré une surface doucie, qui, sous une incidence

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— 288 —

oblique, réfléchissait spécuiairement la lumière émanée d'un point de
mire placé à la distance de trois ou quatre mètres.

Le faisceau, réfléchi et observé dans une petite lunette, donnait au
foyer une image qui, par sa déformation, indiquait Tétat de la surface, et
suivant que cette surface était reconnue convexe ou concave, on insistait
en la travaillant de nouveau sur le centre ou sur les bords.

Quand Tirnage réfléchie s*est montrée aussi nette que Timage directe,
on s'est occupé de donner le poli à cette surface doucie. Pour cela on a
préparé un polissoir en verre de 0"*,12 à 0",15 de diamètre et légèrement
convexe. On Ta recouvert d'un papier collé à l'empois, et, après l'avoir
enduit d'oxyde de fer, on s'en est servi pour exercer, sur la surface à polir,
un frottement également et méthodiquement distribué sur toute son
étendue. Ce travail a duré trois jours, et, au bout de ce temps, le miroir
s'est trouvé poli sans que la rectitude du plan ait été altérée. On avait
pour garantie l'observation de la mire réfléchie sous l'incidence rasante,
et l'on dirigeait le travail de manière à combattre la moindre tendance à
la déformation dans un sens ou dans l'autre.

11 est donc établi que l'on peut construire le plan optique par simple
retouche locale et sans recourir à l'ancienne et laborieuse méthode, qui
consistait à réunir deux à deux une série impaire de bassins jusqu'à super-
position exacte de l'un quelconque avec tous les autres.

11 n'est pas nécessaire d'insister sur l'importance d'un pareil résultat.
Le miroir plan est pour l'optique expérimental un ciel artiflciel sur lequel
on peut éprouver les grands instruments astronomiques, lunettes ou téles-
copes, en les amenant à se coUimer par eux-mêmes.

Il convient d'ajouter, aux applications précédentes de la méthode des retouches
locales, remploi qu'en a fait L. Foucault pour la taille des objectifs : deux objectife, l'un
de 7 pouces et l'autre de 9 pouces, ont été taillés par lui et sont actuellement employés
l'un à Lima (Pérou), l'autre à Paris. L. Foucault n'a laissé aucun mémoire sur ce sujet :
nous nous bornons à le signaler, nous réservant de donner en annexes les rensei-
gnements que nous aurons pu recueillir.

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SUR UN

MOYEN D'AFFAIBLIR LES RAYONS DU SOLEIL

AU FOYER DES LUNETTES*

(Académie des Sciences, 3 septembre 1866.)

Lorsqu'on veut étudier dans les instruments d'observatoire la consti-
tution physique du soleil, il est indispensable de recourir à certains pro-
cédés pour diminuer l'intensité de la lumière et de la chaleur qui se
concentrent dans l'image focale.

En plaçant un verre noir devant l'oculaire, on réussit dans les pre-
miers instants à protéger l'œil contre l'intensité du rayonnement; mais si
l'observation se prolonge et si l'objectif est à large ouverture, le verre
s'échauffe et se brise en exposant l'observateur à l'action directe des rayons
solaires.

On croit parfois remédier à cet inconvénient en réduisant par un dia-
phragme l'étendue libre de l'objectif, mais c'est là un procédé qui n'agit
qu'au détriment du pouvoir optique, et qui, par conséquent, ne supporte
pas l'examen.

On a encore proposé de faire subir aU faisceau une réflexion partielle
sous l'angle de polarisation et d'armer l'oculaire d'un analyseur dont on

1. Voir C. R. de VAc. des Se, t. LXUI, p. 443, et Cosmos [%), t. II, p. 302.

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— 290 —

fait varier l'azimut dans le but de diminuer à volonté Tintensité des
rayons qui le traversent. On arrive par ce moyen à affaiblir les images sans
leur donner de coloration sensible, mais il est rare que par un traitement
aussi compliqué la netteté ne soit pas compromise. L'instrument perd de
son pouvoir optique, et c'est là précisément ce qu'il faut éviter si l'on veut
tirer de l'emploi des grandes lunettes tout ce qu'elles peuvent nous
apprendre sur la structure et sur les révolutions qui s'opèrent a la surface
de l'astre.

Ayant été conduit, par mon travail sur le télescope, à argenter un
grand nombre de miroirs en verre, j'ai eu bien souvent occasion de remar-
quer que cette couche métallique, dont l'éclat est si vif, possède en même
temps une transparence et une limpidité comparable à celles des plus beaux
verres colorés. Cette transparence est telle, qu'en regardant le soleil au
travers de cette mince couche d'argent, on aperçoit distinctement et sans
aucune fatigue les moindres vapeurs qui viennent à passer sur le disque.
J'en vins aisément à supposer qu'un verre argenté pourrait être employé
comme verre coloré, et quMl présenterait sur ces derniers le grand avan-
tage de réfléchir tous les rayons qui ne passent pas au travers.

Assurément une glace parallèle argentée sur une de ses faces et placée
dans le corps d'une lunette, sur le trajet du faisceau, devait offrir un moyen
commode d'observer le soleil. Mais, puisque cette couche d'argent peut
être considérée comme un milieu sans épaisseur, j'ai pensé qu'il serait
préférable d'argenter l'objectif lui-môme, en laissant d'ailleurs absolu-
ment intacte l'organisation de la lunette astronomique. Je ne change donc
rien aux oculaires, je laisse le micromètre en place avec ses fils, et je me
borne à argenter la surface extérieure de l'objectif.

Par ce moyen l'instrument tout entier se trouve protégé contre l'in-
fluence de la chaleur solaire qui est réfléchie presque totalement vers le
ciel, tandis qu'une minime partie de lumière bleuâtre traverse la couche
de métal, se réfracte à la manière ordinaire et va former au foyer une
image calme et pure que l'on peut observer sans danger pour la vue. Le
contour du disque se détache nettement sur un ciel noir, les taches se
des inent avec précision, les facules se montrent distinctement, ainsi que

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— 291 —

e décroissement de lumière vers les bords, et, dès le premier coup d'œil,
on se sent armé d*un puissant moyen d'investigation. La teinte vraie du
soleil est un peu altérée par la prédominanc^e des rayons bleus; mais les
rapports d'intensité sont si bien conservés qu'on ne perd aucun détail, et
qu'au bout d'un certain temps l'œil, accoutumé à cette couleur bleuâtre,
cesse d'en avoir le sentiment distinct.

11 est vrai qu'une lunette ainsi préparée est un instrument sacrifié,
pour un temps du moins, à un seul objet. Peut-être trouvera-t-on que
l'objet en vaut la peine. Au moment où les plus grandes questions s'agi-
tent concernant la constitution physique du soleil, où les aperçus les plus
neufs et les plus ingénieux tendent à nous dévoiler le mécanisme d'une
aussi prodigieuse effusion de chaleur et de lumière, il ne serait sans doute
pas sans intérêt de tenter l'opération sur un grand instrument.

En laissant de côté la question de savoir quelle peut être l'origine de
la chaleur solaire, en considérant de parti pris la masse de l'astre comme
étant douée d'une température initiale, ce qui semblait encore impéné-
trable c'était le mystérieux mécanisme de la réparation des pertes qui se
font par rayonnement dans l'espace; non-seulement ce mécanisme était
inconnu, mais la question n'était même pas posée. A M. Faye appartient
le mérite d'avoir fait remarquer, dans ces derniers temps, qu'en suppo-
sant la substance du soleil plus conductrice que le plus conducteur des
métaux, la chaleur ne s'y transportant que par simple conductibilité, sa
surface ne pourrait pas conserver un éclat permanent. Puis, se fondant
sur la théorie de la dissociation chimique de M. Henri Deville, M. Faye
a montré que dans ce pôle-môle de tous les éléments dissociés, dont la
masse est formée, se rencontraient en toute probabilité les conditions de
mobilité qui leur permettent de se transporter vers la surface pour s'y
combiner tour à tour avec cette vive et inépuisable incandescence qui
caractérise la photosphère. La chaleur est aussi charriée avec les corps de
la profondeur à la surface et non transmise par voie de simple conducti-
bilité à travers leur substance. C'est ce renouvellement perpétuel de maté-
riaux alternativement combinés et redissociés qu'il faut maintenant saisir
sur le fait. MM. Faye et H. Deville ont émis les idées premières; je m'esti-

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— 292 —

merais heureux sî je pouvais contribuer à mon tour à élucider un pareil
sujet en fournissant quelque nouveau moyen d'observation.

En réponse à une observation faite par M. Ghevreul, H. Foucault répondit que,
suivant lui, la coloration verte de la lumière transmise à travers Tor battu suffit à
prouver que ce métal peut, ainsi que l'argent, laisser passer la lumière par transpa-
rence véritable, ce qui n'empêche pas que dans cet état de minceur extrême Ter de^
livrets ne présente de petits interstices, visibles au microscope, et qui livrent passage à
une certaine quantité de lumière directe. Pareille chose arrive pareillement pour
l'argent déposé dans certaines conditions, bien que le microscope ne puisse pas en
fournir la preuve. Il sufût, en mettant les réactifs en présence, d'altérer les proportions
qui donnent une réaction franche pour que l'argent précipité cesse de présenter la teinte
bleue. Tout porte à croire qu'en pareil cas, la couche qui se dépose n'a pas une conti-
nuité parfaite, car en la frottant avec une peau pour augmenter son éclat métallique,
on diminue la quantité de lumière transmise et on fait reparaître la couleur bleue. Évi-
demment, sous la pression de la peau, l'argent est refoulé, les pores se referment et la
lumière ne trouve à passer qu'à travers l'argeut même. Ce qui est démontré pour Vov
et l'argent s'appliquerait sans doute à tous les métaux si on savait les réduire en lames
suffisamment minces.

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APPLICATION

DU

PROCÉDÉ D^ARGENTURE A UN OBJECTIF

DE O'-jîS DE DIAMÈTRE*

(Académie des Sciences, 1" octobre 1866.)

Dans la séance du 3 septembre dernier, TAcadémie a eu communica*
tion d'un procédé proposé par M. L. Foucault pour affaiblir les rayons du
> soleil au foyer des lunettes. Il était intéressant de constater si l'expérience,
répétée sur un grand instrument, donnerait les résultats que semblait
promettre un premier essai. L'Observatoire possède un équatorial dont la
lunette admet un objectif de 0'",25. D'un autre côté, M. Secretan fait con-
struire en ce moment, dans ses ateliers, un objectif de cette grandeur qui,
sans être complètement terminé, est déjà arrivé à un certain degré de
perfection.

C'était une excellente occasion pour faire un second essai sans entraver
Je courant des observations ordinaires. M. Secretan a bien voulu prêter cet
objectif. La surface extérieure du crown a donc été argentée soùs l'épais-

4. Voir Comptes rendus de l'Acad, des Sc.j t. XLIII, p. 547. — Cette note a été lue à l'Aca-
démie par W. Le Verrier; mais d'après la minute qui a été retrouvée, elle a élé rédigée, très-probabi»' -
ment, par L. Foucault.

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— 294 —

seur voulue, et l'objectif étant mis en place, on a pu proGter des éclair-
cies de ces derniers jours pour examiner le soleil et pour apprécier som-
mairement le nouveau moyen d'observation.

Par cette nouvelle épreuve il est bien établi que l'image du soleil est
ainsi débarrassée de presque toute chaleur et de l'excès de lumière qui en
rendait l'opération diflScile ou dangereuse. La présence de la couche d'ar-
gent ne parait aucunement altérer les propriétés optiques de l'objectif,
elle diminue seulement l'intensité de la lumière transmise sans troubler
la marche des rayons et sans produire de diffusion sensible. La netteté des
images reste évidemment subordonnée comme d'ordinaire à l'état de l'at-
mosphère, et en choisissant les instants favorables, on arrive à appliquer
utilement des grossissements de 300. On distingue alors dans les taches
solaires ces nombreux détails qui ont été décrits et figurés par les obser-
vateurs les plus expérimentés. La surface entière de l'astre se montre par-
semée d'un pointillé îrrégulier dont les éléments peuvent se classer en
différentes grandeurs, et se groupent en constellations diversement confi-
gurées. A mesure que l'on gagne en netteté, on échappe à l'illusion d'une
structure régulière comme celle qui résulterait de l'agglomération d'élé-
ments identiques juxtaposés ou enchevêtrés les uns avec les autres. Il y a
de ces instants de netteté fugitive qui amènent la résolution des parties
ombrées et qui font souhaiter de recourir à l'emploi d'instruments de plus
en plus puissants.

La seule altération consiste donc dans une légère teinte bleuâtre, à
laquelle on s'habitue promptement, mais dont il importait de connaître la
composition.

. Par l'application du spectroscope déjà employé à l'étude des étoiles,
M. Wolf a constaté que la teinte résultante contient presque tous les rayons
du spectre, à l'exception du rouge extrême, dont l'élimination semble
coïncider avec celles des rayons calorifiques obscurs. En même temps
l'orange, le jaune et le vert subissent une extinction partielle; le bleu et
le violet conservent, ainsi qu'on pouvait s'y attendre, une prédominance
marquée.

Cette obse,rvation n'est pas sans importance, car si Targent ne laîs-

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— 295 —

sait passer qu'une lumière monochromatique, il serait impossible de saisir
les particularités susceptibles de se manifester par des effets de couleurs,
mais comme en réalité tous les éléments du spectre visible figurent, à peu
de chose près, dans la lumière transmise^ on peut compter qu'aucun détail
de coloration ne passera Inaperçu.

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DU SPECTRE SECONDAIRE ET DE SON INFLUENCE

SUH LA

VISION DANS LES INSTRUMENTS D'OPTIQUE

CSaus date.)

On est convenu de donner le nom de spectre secondaire au phéno-
mène de dispersion qui persiste lorsqu'on cherche à compenser raction
d'un milieu sur la lumière par celui d'un autre milieu. Le spectre secon-
daire peut être considéré comme un spectre ordinaire replié sur lui-même
avec condensation de lumière aux environs du repli. Quand on cherche à
le produire correctement par deux prismes de crown et de flint achroma^
tisés l'un par l'autre, on constate qu'il se termine brusquement à une
extrémité, et qu'à l'autre, il finit en mourant comme le spectre ordinaire.

La raison de cette dissymétrie provient de ce que, indépendamment
de leur intensité propre, les rayons de réfrangibilités moyennes sont con-
densés au voisinage de la direction limite correspondant au maximum de
déviation, tandis que les rayons de réfrangibilités extrêmes, de moins en
moins déviés, vont en se désunissant à mesure que leur intensité propre
diminue. Ainsi vers l'extrémité la plus déviée où viennent s'accumuler les
rayons moyens, tout concourt à augmenter l'intensité du spectre secon-
daire et à constituer un faisceau efficace qui domine sur le reste et résume

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— 297 —

la presque totalité du faisceau primitif. En ce point, où viennent s*accu-*
muler la plus grande partie des rayons par le fait de l'existence d'un
maximum de déviation, il y a formation d'une teinte résultante qui diffère
du blanc par l'absence des rayons qui composent tout le reste du spectre
secondaire; cette teinte du faisceau efficace est variable avec la région du
spectre où la combinaison des deux milieux détermine le maximum de
déviation; mais dans les conditions ordinaires de l'achromatisme, le centre
des rayons efficaces est pris dans la région la plus éclairante du spectre,
ce qui donne pour l'extrémité brillante du spectre secondaire une teinte
jaune verdâtre fortement lavée de blanc. L'autre extrémité de ce spectre est
évidemment formée de la superposition du rouge et du violet qui donnent
du pourpre, en sorte qu'on peut se faire une idée assez rapprochée de la
distribution des teintes dans le spectre secondaire, en se figurant une extré-
mité d'un jaune-verdâtre clair, très-vif; l'autre extrémité d'une teinte
pourpre sombre, et entre deux une dégradation établissant la transition
comme teinte et comme intensité.

Telle est donc la constitution du spectre secondaire, ainsi qu'il résulte
généralement des actions successives et opposées de deux milieux différents
sur la lumière blanche. Pour passer de cette notion simple à l'application
précise des apparences qui se montrent dans le champ des lunettes achro-
matiques, il suffit de considérer que la série des foyers qui donnent l'image
d'un point affecte la même distribution que la série des teintes dans le
spectre secondaire. Si, par exemple, on dirige vers quelque étoile une
lunette achromatisée par la combinaison ordinaire de deux verres en
crown et en flint, parmi tous les rayons émanés de l'étoile, il y aura un
groupe formé des rayons moyens du spectre qui donnera, suivant l'axe de
l'instrument, une image dominante de couleur jaune-verdâtre. A une cer-
taine dislance, les rayons extrêmes du spectre, rouge et violet, formeront une
image d'une teinte pourprée sombre, et entre deux viendront se placer une
infinité d'images déteintes et d'intensités intermédiaires. Si maintenant on
vient à considérer cet ensemble avec un oculaire, la mise au point aura
lieu naturellement sur l'image formée par les rayons dont Tintensité do-
mine, laquelle paraîtra entourée d'une auréole formée par la superposition

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— 298 —

de tous les autres rayons, dont les cônes convergents sont intercepta par
le plan de Timage principale. Cest ainsi qu'au foyer des lunettes achroma-
tiques rimage d'un point blanc est formée d'une image centrale jaune-ver-
dâtre, entourée d'une auréole dont l'extrême limite est d'un bleu pourpre
d'une intensité décroissante et dont les zones intermédiaires présentent
tontes les teintes et toutes les intensités intermédiaires.

Cette image d'un point telle qu'elle se forme au foyer des lunettes
achromatiques participe, comme on voit, à toute la complication de consti-
tution du spectre secondaire ; comme lui, elle présente à considérer an
groupe de rayons efficaces, formé par les rayons de réfrangibilité moyenne,
condensés en vertu du maximum de déviation. Ce sont ces rayons efficaces
qui fontenquelquesorte tous les frais de l'image qu'on observe et des détails
que l'observation y cherche. Ces rayons sont suivis à distances variées par
les différents couples de rayons diversement colorés, qui ne convergent pas
au même point et que l'on considère volontiers comme étant au moins inu-
tiles à la vision. Le fait est que Ton comprendrait difficilement comment
des rayons disséminés dans une image en dehors des points homologues de
ceux qui les ont émis dans l'objet pourraient ne pas nuire à la perfection
de la vision, et si dans les lunettes les rayons réfractaires à l'achromatisme
ne nuisent pas davantage aux observations, cela semble conduire à con-
clure que leur somme d'intensité est négligeable par rapport à celle des
rayons utiles.

Telle est du moins l'opinion que je m'étais faîte et que j'ai conservée
jusqu'au jour où une observation remarquable est venue changer ma ma-
nière de voir.

C'était en 1860. Je venais de terminer un télescope de 0",33 de dia-
mètre et j'avais la certitude que toute la surface du miroir contribuait effi-
cacement à la formation du foyer optique. En même temps on venait
d'achever dans la maison Secretan une lunette achromatique de même dimen-
sion que Ton destinait à l'Observatoire et qui, soumise à mes procédés
d'examen, laissait entrevoir quelques défauts dans la figure des surfaces.
En outre, comme dans toute lunette de grande dimension, l'achromatisme
était loin de faire disparaître toute dispersion sensible. J'avais donc deux

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raisons de penser que, pour l'eflFet optique, le télescope remporterait fran-
chement sur la lunette, et que l'occasion serait toute favorable aux instru-
ments à réflexion. Mais, contrairement à mes prévisions, je dus reconnaître
que, sous certain rapport, la lunette se montrait manifestement supérieure
au télescope. A quoi pouvait tenir cette différence qui depuis s'est confirmée
en mainte circonstance? Elle tenait précisément à Tinfluence du spectre
secondaire qui, par défaut d'achromatisme, intervenait dans la formation
des images au foyer de la lunette. Le télescope, au contraire, était trop
parfaitement achromatique, et c'est de là seulement que provenait son infé-
riorité relative.

Pour concevoir comment un défaut d'achromatisme peut être favorable
à la sensibilité de certains détails, il faut d'abord bien distinguer deux
sortes de détails : 1* ceux qui échappent à la vue par leur petitesse angu-
laire ; 2* ceux qui sont difficiles à percevoir par défaut de contraste. Quand
il s'agit de distinguer l'un de l'autre deux points dont la distance sous-
tend un angle d'une petitesse déterminée, ce qu'il faut à l'instrument c'est
une perfection optique absolue, et dans ce cas un télescope parfait vaudra
toujours mieux qu'une lunette de même ouverture. Tel est le cas où il s'agit
de séparer des étoiles doubles. Mais quand on veut arriver à saisir des
différences de nuance ou d'éclat dans des parties contiguês d'un objet dont
la visibilité ne dépend plus des dimensions angulaires, il peut arriver et il
arrive ordinairement que la lunette convienne précisément à cause de l'im-
perfection de l'achromatisme;- l'explication ne relève plus alors des seuls
principes de l'optique, mais bien des propriétés physiologiques des organes
de la vision.

On démontre que l'œil n'est guère sensible à une différence d'intensité
inférieure au -/^ de l'éclat d'un objet observé. Si des ombres sont projetées
sur un écran et que ces ombres correspondent à une diminution de lumière
moindre que -,^^ , ces ombres pourront passer inaperçues. Mais si, quoique
très-faibles, ces ombres ont une nuance propre et différente de celle du
reste de l'écran, elles pourraient devenir visibles quoique différant très-peu
du fond en intensité absolue. Tel est le principe qui donne l'avantage aux
lunettes, par suite du défaut d'achromatisme.

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— 300 —

En effet, supposons qu'avec une mire très-déliée on ait tracé sur un
tableau blanc des bandes d'un gris très-faiblement perceptibles. En plaçant
cet objet au loin et en l'observant avec un télescope, on aura une image
dans laquelle les bandes se juxtaposent en gardant leurs rapports d'inten-
sité réelle. Mais qu'on fasse l'observation avec une lunette achromatisée par
les procédés ordinaires, et on reconnaîtra, par une discussion attentive, que
dans les images contiguês de deux bandes d'intensités différentes il y a un
contraste qui provient non-seulement des différences d'intensité, mais qui
s'exalte encore par l'opposition des teintes propres du spectre secondaire.
Si une bande claire est placée auprès d'une bande sombre, non-seulement
cette bande conservera dans l'image un excès d'intensité, mais de plus elle
prendra une couleur jaunâtre qui tranchera avec la teinte violacée de la
bande juxtaposée qui, dans la nature, ne diffère que par un moindre
éclat.

Ce résultat est surtout sensible quand on observe les bandes de Jupiter.
Pour peu que l'on emploie un grossissement de trois ou quatre cents, ces
bandes ont assez de largeur pour que leur invisibilité ne dépende plus de
leurs dimensions angulaires. Mais assurément elle dépend encore du plus
ou moins de différence d'intensité de ces bandes et du corps de la planète.
Or il m'a toujours semblé que, vues dans une lunette même médiocre, les
bandes de Jupiter paraissent plus fortement accusées que dans le meilleur
télescope à réflexion. C'est que le télescope les montre telles qu'elles sont,
tandis que la lunette les colore en bleu en même temps qu'elle jette une
teinte jaunâtre sur la planète même.

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NOUVEAU
POLARISEUR EN SPATH D'ISLANDE

EXPÉRIENCE DB FLUORESCENCE^
(Académie des Sciences, 17 août 1857.)

Quand on se propose de polariser d'une manière complète un faisceau
de lumière blanche, le meilleur moyen connu est de recourir à l'usage du
prisme de Nicol; cependatat, dès qu'on cherche à opérer sur un faisceau
d'un certain volume, de 0",0i à 0",05 de diamètre par exemple, le prisme
de Nicol devient dispendieux et difficile à se procurer en raison de la rareté
des beaux échantillons de spath.

La coupe adoptée pour la construction du prisme de Nicol entraîne
nécessairement une assez grande dépense de matière. Pour que le prisme
soit entier, il faut qu'il soit pris dans un canon de spath dont les arêtes
longitudinales égalent au moins trois fois l'un des côtés égaux qui termi-
nent les bases. On coupe alors la pièce d'angle en angle obtus par un plan
incliné à 88 degrés sur le plan des bases et perpendiculaire au plan de
leurs petites diagonales. On polit les deux faces ainsi obtenues, et on les
recolle au moyen de baume de Canada.

Quand on dirige un parallélipipède ainsi préparé sur un fond unifor-

4 . Voir Comptes rendus de l'Acad, des Se, t. XLV, p. 238. Une note sur cette question a
également été présentée à la Société phtlomalhique le 26 juillet 4857. Voir le journal nnsUlut et
Procès-Verbaux de la Soc. phiL, 4857, p. 404.

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— 302 —

mément éclairé et qu'on regarde à travers la pièce suivant Taxe de figure,
on voit se dessiner un champ de polarisation compris entre deux bandes
courbes, l'une rouge et l'autre bleue, qui répondent aux directions limites
suivant lesquelles se transmettent le rayon ordinaire et le rayon extraordi-
naire. Ces bandes comprennent un espace angulaire de 22 degrés, ce qui
fait du prisme de Nicol un analyseur applicable dans toutes les circonstances
où l'inclinaison des rayons que l'on veut observer simultanément ne dépasse
pas les 22 degrés.

Mais cette étendue angulaire du champ de polarisation que Ton
recherche dans le prisme de Nicol, considéré comme analyseur, ne présente
plus le môme intérêt quand l'appareil doit jouer simplement le rôle de po-
lariseur; car alors l'action qu'il s'agit de produire ne porte en général
que sur un faisceau de lumière à peu près parallèle. En sorte qu'il y aurait
avantage en pareille circonstance à augmenter l'étendue des dimensions
transversales du prisme, lors môme qu'il en résulterait une certaine réduc-
tion dans rétendue du champ angulaire de polarisation.

En réfléchissant aux données delà question, j'ai en eflfet reconnu qu'on
peut modifier dans sa coupe le prisme de Nicol, de manière à en diminuer
considérablement la longueur sans nuire aux effets qu'il peut produire en
qualité de polariseur.

Je prends donc un parallélipipède de spath dont les arêtes longitudi-
nales égalent seulement les 5/i de Tun des côtés des bases; je fais passer
d'angle en angle obtus une section inclinée à 54* 1/2 sur le plan des bases,
et les nouvelles faces étant polies, je remets les deux morceaux dans leur
position naturelle sans les coller et en ayant soin de réserver entre les nou-
velles faces un peu d'espace où l'air persiste et qui, sous Tincidence conve-
nable, détermine la réflexion totale du rayon ordinaire.

En regardant au travers d'un rhombe coupé de la sorte et monté d'ail-
leurs comme un prisme de Nicol, on retrouve encore l'existence d'un champ
angulaire de polarisation; mais l'indice de réfraction de l'air étant considé-
rablement inférieur à ceux des deux rayons que propage le spath, la pola-
risation complète n'a lieu que dans une étendue d'environ 8 degrés, et le
champ qu'elle occupe est compris entre deux bandes rouges.

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— 303 —

La nouvelle combinaison ne satisfait donc pas aux conditions néces-
saires pour former un bon analyseur; mais quand il s'agit de polariser
simplement un faisceau de lumière solaire dont les rayons extrêmes ne sont
inclinés entre eux que d*un demi-degré, le prisme à lame d'air avec ses
8 degrés de champ suffit et au delà à polariser tous les éléments d'un
pareil faisceau. Cette espèce de polariseur est même, sous quelque rapport,
préférable au prisme de Nicol, attendu que la réflexion du rayon ordinaire
ayant lieu sous une incidence qui le renvoie presque normalement à l'in-
tersection de deux faces latérales, ce rayon n'a aucune tendance à se réflé-
chir de nouveau, pour ensuite sortir par la base et se mêler, comme dans
le prisme de Nicol, au rayon extraordinaire. Aussi, quand la matière du
spath est bien pure et qu'elle n'est traversée ni par des plans de clivage,
ni par des lames hémi tropiques, l'extinction se produit-elle par un analy-
seur d'une manière complète sur toute l'étendue de faisceau transmis. Il est
à croire que, dans les circonstances où le prisme de Nicol était employé
comme polariseur, la nouvelle coupe sera préférée, puisqu'elle produit
un effet plus complet, tout en épargnant près des deux tiers de la masse
du spath.

Ces essais ayant attiré mon attention sur toutes les particularités qu'on
observe dans le prisme de Nicol, j'ai été frappé de trouver les teintes in-
terverties dans la bande de réflexion totale qui correspond à la direction
limite de transmissibilité du rayon extraordinaire. Cette interversion pro-
vient assurément de ce que, malgré la faible difl'érence des indices moyens
de réfraction, le pouvoir dispersif du baume de Canada est plus grand que
celui du spath pour la direction limite du rayon extraordinaire. Il suit de
là que les indices relatifs des divers rayons simples vont en augmentant du
violet au rouge, ce qui explique pourquoi ces différents rayons sont réflé-
chis totalement dans l'ordre inverse de leurs réfrangibilités absolues.

On peut mettre à profit cette remarque pour se procurer, au moyen du
prisme de Nicol, un faisceau exclusivement formé des radiations les plus
réfrangibles contenue^ dans la lumière solaire. Pour cela, il suffit de placer
le prisme sur le trajet des faisceaux lumineux et de l'incliner progressive-
ment dans le sens où se produit l'extinction complète; on voit alors le

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— 304 —

faisceau transmis passer au bleu, puis au violet, et enfin se réduire à un
rayonnement presque invisible, mais éminemment propre à développer
avec intensité les phénomènes de fluorescence découverts par M. Stokes.

Le sulfate de quinine, le verre d'urane et certains diamants plongés
dans ce faisceau prennent aussitôt un très-vif éclat ^

4. Deux erreurs portant sur des valeurs numériques d'angles et qui existent dans les C. R, de
VAc, des SCj ont été rectifiées d*après une note manuscrite de L. Foucault.

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ÉLECTRICITÉ

SUR
UN MOYEN DE TRANSMETTRE L'HEURE A DISTANCE

AVEC LE DE6EB DB PEBGISION

NÉCESSAIRE AUX USAGES ASTRONOMIQUES ^
(Académie des Sciences, 13 septembre 1847.)

Du moment où Ton vit fonctionner un télégraphe électrique on dut
comprendre combien il serait facile de transmettre Theure dans les diffé-
rents quartiers d'une ville, sur des cadrans qui dépendraient tous d'une
horloge type. MM. Steinheil, Al. Bain, et dans ces derniers temps M. Paul
Garnier, on ont donné la démonstration matérielle et complète.

Mais, suivant les indications de M. Paye, si l'on pense à recourir à
quelque moyen analogue pour reproduire dans les différentes parties d'un
observatoire la marche d'une pendule type, il faudra que cette transmission
s'exécute avec une régularité à laquelle on n'a pas songé jusqu'à présent
et dont les constructeurs n'avaient pas à se préoccuper pour l'établissement
des appareils télégraphiques ordinaires. Ce n'est pas que l'on tienne, dans
le cas qui nous occupe, à l'instantanéité de la transmission; mais il faut

4. Un extrait de ce mémoire a éié publié dans les C. R. de l'Ac. des Se, t. XXV, p. 380 et
t. LVI, p. 645. Voir les Mondes, I, p. 242.

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que sur le lieu de Tobservation on arrive à reproduire le battement de la
pendule type avec une fidélité parfaite. Voici comment il me semble pos-
sible de satisfaire à cette condition avec un degré de précision qui dépas-
sera, je l'espère, la portée de nos sens.

Je supposerai que dans la pendule principale, construite d*après les
principes ordinaires, il existe une pièce très-généralement employée et
désignée sous le nom de fourchette; cette pièce qui embrasse, en se bifur-
quant, la tige du pendule, oscille avec lui autour d'un axe horizontal sur
lequel on fera arriver le courant fourni par une pile à effet constant.
Sur cet axe, on montera, outre les pièces qu'il porte déjà, une barrette mé-
tallique fixée transversalement par son milieu et portant à ses extrémités
deux petits boutons en platine. Le pendule occupant sa position d'équilibre,
on disposera deux ressorts très-flexibles isolés l'un de l'autre, dont les
extrémités, garnies en platine, se prolongeront jusqu'à une petite distance
des boutons qui viendront les toucher alternativement aussitôt que le pen-
dule se mettra en marche. Les choses étant ainsi disposées, il est facile de
maintenir chacun de ces ressorts en communication permanente avec un
fil métallique spécial, et de prolonger ces deux fils jusqu'à la station où
l'on veut transmettre le battement de la seconde; là ces fils animeront deux
électro-aimants placés en regard l'un de l'autre, et en les quittant, Félec-
tricité fera sa rentrée dans Fappareil électro-moteur au moyen d'un fil
unique.

Ainsi, pour définir nettement le trajet du fluide, je prends celui-ci au
sortir de la pile : il suit une voie simple jusqu'à la pendule, mais à partir
de ce point, le trajet se dédouble et c'est la pendule qui opère la distribu-
tion et qui oblige l'électricité à prendre alternativement l'une etTautrevoie
qui lui est offerte ; le trajet reste double jusque par delà des électro-
aimants, puis il redevient simple et mène droit à la pile.

Les électro-aimants sont donc aimantés chacun à son tour et pen-
dant la durée d'une seconde. Plaçons entre eux une pièce de fer doux,
mobile autour d'une articulation : elle sera sollicitée tantôt d'un côté,
tantôt de l'autre, et en limitant sa course par deux obstacles, on Tobli-
gera à produire un battement périodique, qui sera la reproduction et

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'^

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en quelque sorte le retentissement des mouvements exécutés par l'échap-
pement de la pendule régulateur.

Ce mécanisme, facile à comprendre, semble à première vue satisfaire à
toutes les données du problème. La distribution de Télectricité s'effectuant
par des contacts en métal inoxydable et en dehors de Téchappement, se
trouve assurée sans compromettre nullement aucune des pièces les plus
délicates de la machine. Les ressorts très-flexibles dans lesquels le courant
s'engage interviennent, il est vrai, avec leur élasticité propre, mais on sait
que ce genre d'action n'est nullement nuisible à la marche d'un pendule.
On peut donc être certain que l'horloge ainsi modifiée n'aura pas à souf-
frir du concours de l'électricité. Mais il est encore permis de douter que
le battement transmis à la station où l'on observe, conserve ce rhythme régu-
lier et tel que l'exige l'oreille exercée des astronomes. La moindre pous-
sière s'interposant sur le pointde contact, la moindre efflorescence survenue
par suite de la rupture réitérée du courant, un peu d'inertie dans la pièce
soumise à l'action des aimants, sont autant de causes de trouble contre
lesquelles peut-être il faudra lutter. L'expérience seule en décidera; dans
tous les cas, on peut proposer, dès à présent, un système plus complet que
celui qui vient d'être décrit et qui aurait précisément l'avantage de con-
server dans toute sa pureté le rhythme si connu des pendules à seconde.
Conservons le circuit tel qu'il vient d'être établi, ainsi que le mode de dis-
tribution du fluide électrique; conservons également les deux électro-
aimants, mais réduisons-les à de très-petites dimensions et plaçons-les de
chaque côté de la tige d'un pendule appartenant à un appareil chronomé-
trique bien réglé et installé pour servir aux observations; au niveau des
électro-aimants, cette tige portera une traverse en fer doux sur laquelle
s'exercera l'influence magnétique. Supposons que cette seconde pendule,
bien réglée d'ailleurs, soit abandonnée à elle-même ; elle subira les influences
perturbatrices signalées par M. Faye, et en supposant que, dans le principe,
elle ait été mise d'accord avec l'horloge type, elle s'en écartera peu à peu
et suivant une loi inconnue; mais si, au contraire, l'horloge type agit
incessamment par le moyen des électro-aimants, elle préviendra tout écart
sensible et, en définitive, l'astronome observateur aura près de lui une

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— 308 —

pendule donnant la seconde comme à Tordinaire et assujettie à fournirune
marche régulière à cause du lien électro-dynamique qui Tunit à une autre
pendule placée dans des conditions meilleures. Pour assurer la prédomi-
nance de la pendule principale, il conviendra d'affaiblir la force motrice
de la pendule subordonnée et de modifier son échappement pour le rendre
en quelque sorte passif et l'empêcher de restituer, comme d'habitude, an
pendule la force nécessaire à l'entretien de son mouvement. Il suflBra de
changer l'inclinaison des levées pour obtenir ce résultat. Il est évident que
ce projet répond du moins aux objections que j'ai moi-même soulevées.

Le battement de la seconde sur le lieu de l'observation ne s'exécute
plus sous l'influence immédiate de l'électricité. Il pourra donc survenir des
irrégularités dans la distribution de ce fluide sans que ces irrégularité
retentissent sur la pendule subordonnée. Il pourrait même arriver que, pen-
dant une ou plusieurs secondes, le courant fût complètement intercepté
sans qu'il en résultât aucun désaccord appréciable dans la marche des deux
appareils conjugués. Il est évident que cette disposition aurait l'avantage
de conserver, en l'améliorant, l'appareil chronométrique qui fonctionne
d'habitude à côté de l'astronome observateur; maison ne peut pas se dis-
simuler que de très-petites différences persisteraient encore dans la marche
des deux appareils conjugués. Quand la pendule auxiliaire tend à prendre
sur l'horloge type de l'avance ou du retard, l'électricité intervient pour
restreindre considérablement ces écarts sans cependant les rendre absolu-
ment nuls. Toutefois, si l'on considère qu'en établissant un pareil système
le constructeur pourrait faire varier à son gré et dans des limites très-
étendues la grandeur de la force magnétique et la masse du pendule auxi-
liaire, on entrevoit qu'il serait possible d'arriver à un degré de précision
qui, suivant toute probabilité, constituerait un véritable progrès dans l'art
de mesurer le temps.

Quant à l'intensité qu'il conviendra de donner au courant, il est clair
qu'elle devra être excessivement faible; il est clair que les électro-aimants
devront être réduits à de très-petites dimensions, puisqu'il ne s'agit plus
que de développer la petite quantité de force nécessaire pour entretenir les
vibrations |d'un pendule ; dès lors il y a bien moins à redouter les efflores-

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— 309 —

cences qui se produisent aux contacts par suite de la rupture du courant
direct et du développement du courant induit. L'électromoteur n'ayant à
fournir qu'un courant trës-faible, pourra sans difficulté agir pendant un
laps de temps fort long et avec une constance que favoriserait encore la
température uniforme des caves si l'on jugeait convenable de l'y placer. Il
est possible que la pile de Young ou celle de Munch, plongée tout simple-
ment dans l'eau ordinaire ou très-faiblement salée, suffise à produire, pen-
dant des mois ou des années, la quantité d'électricité nécessaire ; je n'ai
pas encore fait d'expérience à ce sujet.

Tel est le projet que je désirais, sur l'invitation de M. Paye, soumettre
à l'Académie; s'il a pour lui quelques chances de réussir, c'est surtout
parce qu'il se fonde sur des dispositions qui n'altèrent en rien la composi-
tion de ces mécanismes admirables qui fonctionnent déjà d'une manière si
remarquable.

J'aurais désiré bien vivement donner, comme dans une autre occasion,
la démonstration matérielle de ma pensée; mais des essais de ce genre,
l'Académie le comprendra, nécessiteraient des frais auxquels je regrette de
ne pouvoir subvenir.

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DISTRIBUTEUR POUR HORLOGE ÉLECTRIQUE'

(Société Philooiathique.)

Oïl a souvent à distribuer, au moyen d'une horloge à rouages, un cou-
rant intermittent dans un circuit pour transmettre à distance un mouve-
ment en concordance avec celui du pendule lui-même. C'est ainsi qu'au
moyen d'une pendule centrale on arrive à donner l'heure sur des cadrans
disséminés dans toutes les directions. Pour l'usage de la vie civile ce genre
d'application n'a pas présenté de grandes difficultés, parce que les horloges
publiques ne sont pas tenues de marcher avec la dernière précision. Mais,
lorsqu'on veut plier au même usage les instruments plus précis connus en
horlogerie sous le nom de régulateur, on reconnaît que la distribution
électrique est une fonction délicate à remplir et qui, presque toujours,
altère la marche des appareils chronométriques. J'ai cependant réussi à
faire battre la seconde à un appareil magnétique puissant au moyen d'an
nouveau distributeur qui n'a pas réagi d'une manière fâcheuse sur l'horloge
de précision employée à le mouvoir.

Ce petit mécanisme consiste essentiellement en deux pièces AB, BC

4 . La figure qui accompagne cette note est extraite de V Exposé des applications de l'Électricité,
par le comte Tb. du Moncel. D'après des renseignements particuliers fournis par M. du Moncel, cette
note a été présentée à une séance de la Société philomathique (4858 ou 4 859) : nous n'avons pas
pu en trouver trace dans les procès-verbaux de cette Société.

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-. 311 —

(fig. 8), articulées ensemble et figarant une ligne brisée ABC. Des
deux extrémités du système, la supérieure s'appuie sur un point flxe et s'y
rattache par une partie amincie; l'inférieure, terminée en pointe, repose au
fond d'une agate D, creusée d'une cavité conique et portée sur un ressort
très-faible DE qui tend à la soulever. Quant à la brisure articulée, elle est
reliée au pendule lui-même et participe à son mouvement oscillatoire au
moyen d'une mince barrette horizontale BG. Ce mouvement communiqué
fait saillir alternativement la brisure d'un côté et de l'autre, en rectifiant

Kg. 8.

dans l'intervalle le système au moment précis où le pendule passe par
la verticale; il en résulte que l'agate, toujours pressée contre la pointe qui
s'y trouve engagée, s'élève et s'abaisse une fois par chaque oscillation. Dans
ce mouvement, elle rencontre une pointe de platine H, et comme elle est aussi
doublée du même métal, ce contact ferme le circuit dans lequel on veut
distribuer le courant.

11 importe bien de remarquer que la pression qui assure ce contact est
à son maximum au moment où le pendule passe par la verticale, c'est-à-
dire à l'instant précis où il échappe aux actions perturbatrices. Le pendule,
à toute autre phase de son oscillation, est troublé dans son isochronisme
par le plus léger contact, et ce contact est d'autant plus nuisible qu'il a

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— 312 —

lieu à une époque plus rapprochée de celle où le mobile arrive à la limite
de son excursion. Or, puisqu'il n'y a pas de distributeur électrique sans
contact, il m'a semblé que pour l'établir il fallait profiter du seul instant où
le raisonnement lui assigne une moindre influence. C'est là, en effet, ce qui
caractérise le nouveau distributeur.

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APPAREIL

DKSTINé

A RENDRE CONSTANTE LA LUMIÈRE

ÉMANANT D'UN CHARBON
PLACÉ ENTRE LES DEUX POLES D'UNE PILE».

(Académie des Sciences, 15 janvier 1849.)

Il y a cinq ans, j*ai présenté à rAcadémie, en commun avec M. Donné,
un appareil qui permet de recourir à la lumière de la pile pour éclairer
vivement des menus objets, et pour en obtenir sur un écran une image
amplifiée, comparable à celles que fournit le microscope solaire lui-même.

Dans cet appareil, assez difficile à manier et à conduire, la source
lumineuse, si puissante du reste, devait être l'objet d'une surveillance con-
tinuelle, et elle imposait à l'opérateur une préoccupation nuisible aux
expériences qui, à elles seules, réclamaient tous ses soins. Aujourd'hui
mon appareil photo-électrique a reçu un complément dont je ne voudrais
pas m'exagérer l'importance, mais qui me semble susceptible de le rendre
utile à la science.

Les pôles de charbon qui, autrefois, devaient être incessamment rap-
prochés par l'opérateur lui-même, s'avancent maintenant d'eux-mêmes avec
des vitesses qui font respectivement équilibre à l'usure inégale de chacun

4. Une noie sur le même sujet a été présentée A ia Société philomathique le 20 janvier 4849. Voir
C. R. de VAc. des Se, t. XXVIll, p. 68 ; Procès-verbaux de la Soc. phiL 4849, p. 46.

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d'eux; en sorte que, non-seulement ils se maintiennent spontanément à la
petite distance la plus propre à exciter une vive lumière, mais qu'en outre
le point radieux qu'on veut utiliser conserve une position invariable dans
l'espace. Pour en arriver là, j'ai disposé les choses de la manière sui-
vante :

Les deux porte-charbons sont sollicités l'un vers l'autre par des res-
sorts, mais ils ne peuvent aller à la rencontre l'un de Tautre qu'en faisant
défiler un rouage dont le dernier mobile est placé sous la domina-
tion d'une détente. C'est ici qu'intervient l'électro-magnétisme : le courant
qui illumine l'appareil passe à travers les spires d'un électro-aimant dont
l'énergie varie avec l'intensité du courant; cet électro-aimant agit sur un
fer doux sollicité d'autre part à s'en éloigner par un ressort antagoniste.
Sur ce fer doux mobile est montée la détente qui enraye le rouage ou le
laisse défiler à propos, et le sens du mouvement de la détente est tel,
qu'elle presse sur le rouage quand le courant se renforce, et qu'elle le
délivre quand le courant s'affaiblit. Or, comme précisément le courant se
renforce ou s'affaiblit quand la distance interpolaire diminue ou augmente,
on comprend que les charbons acquièrent la liberté de se rapprocher au
moment même où leur distance vient à s'accroître, et que ce rapproche-
ment ne peut aller jusqu'au contact, parce que l'aimantation croissante
qui en résulte leur oppose bientôt un obstacle insurmontable, lequel se
lève de lui-même aussitôt que la distance interpolaire s'est accrue de
nouveau.

Le rapprochement des charbons est donc intermittent ; mais, quand
l'appareil est bien réglé, les périodes de repos et d'avancement se succè-
dent assez rapidement pour qu'elles équivalent à un mouvement de pro-
gression continu.

Ce résultat étant obtenu depuis onze mois, je me plaisais à grouper
autour de mon nouvel appareil les expériences d'optique les plus brillantes
et les plus délicates.

J'ai été interrompu dans ce travail par la nouvelle qu'un appareil
analogue venait d'être construit en Angleterre. V Illustration anglaise contient,
dans son numéro du 18 novembre 18^8, la description d'une lampe élec-

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trique pour laquelle Tinventeur, M. W. Edward Staite, a pris un brewt.

Je n'ai donc pas Tintention de contester à M. Staite le mérite d'une
idée qu'il a eue en même temps que moi. Mais puisque j'ai, de mon côté,
pleinement réalisé un projet que je poursuivais depuis nombre d'années,
oserai-je demander à l'Académie qu'une commission veuille bien se trans-
porter aussitôt chez moi pour constater mes résultats, pour prononcer sur
l'impossibilité matérielle qu'il y aurait eu pour moi d'improviser en si peu
de temps des appareils nombreux et confectionnés pour la plupart entière-
ment de ma main. C'est le seul moyen qui mereste pour conserver ma juste
part d'une invention dont je me réserve de faire ressortir ultérieurement
l'utilité dans certaines recherches expérimentales.

Si la commission daigne se rendre à mon laboratoire, je lui soumettrai
en même temps une nouvelle disposition de la pile de Bunsen, qui me
permet de la mettre en activité et la replacer au repos en moins de cinq
minutes. Ainsi, la commission se convaincra, je l'espère, que je suivais une
ligne bien déterminée et que, dans ces conjonctures si fâcheuses pour moi,
j'ai été victime du désir de ne soumettre à l'Académie qu'un travail
complet.

A la suite de cette communication, une commission composée de MM. Dumas et
Regnault fut nommée, et dans la séance du 22 janvier 1849, M. Dumas, rapporteur, pré-
sentait en son nom le rapport suivant que nous croyons devoir reproduire *.

« Conformément aux ordres de l'Académie, nous nous sommes rendus, à Tissue de
la séance dernière (15 janvier 1849), dans le laboratoire de M. Foucault, pour constater
rétat dans' lequel se trouvaient les appareils construits par ce physicien pour rendre
régulière et permanente la lumière produite par la pile au moyen du charbon.

(( Nous avons trouvé chez M. Foucault des piles disposées de façon qu'on puisse, en
quelques minutes, les mettre en activité et propres à être mises au repos dans un temps
également très-court.

« M. Foucault nous a présenté, en outre, un ancien appareil disposé pour obtenir

1. Voir C. R. de VAc. des Se, t. XXVIH, p. 420.

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le rapprochement des charbons par l'action même de la pile et à remploi duquel il avait
renoncé, ainsi qu'on pouvait facilement le constater par son état actuel.

(( En outre, M. Foucault nous a soumis un second appareil plus commode et plus
exact, destiné à produire le même effet; c'est celui auquel il s'est arrêté.

« Cet appareil a fonctionné sous nos yeux avec un succès complet. La lumière s'est
montrée permanente et égale, autant qu'on peut le souhaiter pour des expériences dans
lesquelles la lumière électrique peut remplacer celle du soleil.

« Ainsi, sans prétendre en rien atténuer les droits que peut avoir, de son côté,
M. Staite, qui a fait connaître, en Angleterre, l'appareil pour lequel il est breveté dans
ce pays, nous croyons pouvoir déclarer à l'Académie, en toute sûreté de conscience, que
d'après l'état des appareils que nous avons visités chez M. Foucault, que d'après les
pièces et factures d'artistes qu'il a mises entre nos mains, enfin que d'après le témoi-
gnage de plusieurs personnes favorablement connues de l'Académie, les procédés
imaginés par M. Foucault l'ont été d'une manière originale et indépendante de ceux qae
M. Staite a inventés de son côté dans le même but. »

Le k juin 18(|9 l'appareil était soumis à l'Académie* par L. Foucault, qui profitait
de la circonstance pour remercier M. Froment, qui avait construit ce régulateur, de
Taide qu'il lui avait apportée par son talent et ses connaissances spéciales.

4. Voir C. R. de VAc, des Se, t. XXVIIl, p. 698.

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SUR LES
APPAREILS FIXATEURS DE LA LUMIÈRE ÉLECTRIQUE'

(1852.)

On commence déjà à parler de réclairage électrique, et les personnes
amies du progrès se plaisent à devancer en imagination l'époque où Télec-
tricitéy se substituant au gaz carboné, émanera d'un électromoteur central
et circulera dans des conducteurs ramifiés pour alimenter, de distance en
distance, des foyers de lumière blanche et vive.

Si jamais cette conception se réalise, c'est que l'on aura beaucoup per-
fectionné ce que l'on possède actuellement : peut-être aussi faudra-t-il
qu'on invente quelque chose de nouveau et dont nous n'avons encore aucune
idée. Néanmoins, comme la production de la lumière électrique est un fait
intéressant en lui-même et comme son usage commence à se répandre dans
les fêtes et dans les théâtres, il est convenable de donner, comme annexe
à l'article Éclairage, la description des appareils qui servent à la produire
et à la' diriger.

La première expérience de lumière électrique est due à Davy, qui,
ayant fait construire la grande pile de la Société royale de Londres, eut
l'idée, au commencement du siècle, d'en armer les pôles de deux cônes de
charbon et d'opérer la décharge par leurs extrémités ; il vit aussitôt jaillir
une lumière d'un éclat supérieur à celui de toute autre lumière artificielle

4. Extrait de Tarlicle Éclairage électrique du Dictionnaire des Arts el Manufactures.

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et comparable à celui du soleil. Persuadé que la combustion du charbon
n'était pour rien dans la beauté du phénomène, il plaça les charbons dans
le vide et il obtint, en effet, autant de lumière tout en évitant la consomp-
tion du charbon par Foxygène de Tair. Pour rendre ce charbon plus con-
ducteur, il le calcinait à haute température etl'éteignait brusquement dans
le mercure.

Pendant bien des années Texpérience fut répétée solennellement dans
les cours publics, en suivant exactement les indications de Davy. Elle était
nécessairement de courte durée : les piles dont on usait alors ne fournis-
sant pas un courant persistant, et puis les charbons incandescents déga-
geaient d'abondantes fumées qui en peu d'instants obscurcissaient la paroi
des globes destinés à les contenir dans le vide. On en serait sans doute
encore au même point si la pile de Grove, modifiée par Bunsen, ne fût venue
mettre aux mains des physiciens un courant fort et durable.

La pile de Bunsen parut en 1843, et de ce moment un physicien,
M. Léon Foucault, conçut la pensée de tirer parti de la lumière électrique et
de l'appliquer au microscope solaire, et généralement à toutes les expé-
riences d'optique qui nécessitaient l'emploi de la lumière solaire.

Au mois d'avril 18/14, M. Foucault présenta à l'Académie des sciences,
en commun avec le docteur Donné, un appareil appelé microscope photo-
électrique, dont les résultats firent alors quelque sensation. La lumière
était blanche, vive et d'un éclat assez continu pour permettre d'observer
commodément les objets microscopiques. L'amélioration de la source lumi-
neuse était due principalement à la nature et à la forme des charbons dont
les pôles de la pile étaient armés. Aux cônes de charbon de bois éteint
dans le mercure, M. Foucault avait substitué des baguettes prismatiques
carrées de 0"*^002 ou O'^jOOS de côté, taillées par le lapidaire dans la masse
du graphite dur et peu combustible qui se dépose à la longue sur les parois
des cornues où l'on distille la houille pour en obtenir le gaz d'éclairage. En
raison de sa conductibilité, de sa densité et de sa lente combustibilité, cette
variété de carbone, communément appelée charbon de ^a3> est jusqu'à pré-
sent supérieure à toute autre pour le dégagement de la lumière électrique.
Quand il est taillé en longues baguettes suffisamment minces et d'une égaie

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section dans toute leur longueur, le charbon de gaz permet d'opérer assez
longtemps à l'air libre, et la lumière qui éclate aux extrémités continue de
rayonner sans obstacle dans toutes les directions. Telles sont les conditions
qui ont donné à la lumière électrique l'aspect qu'on lui connaît aujourd'hui.

En opérant au contact de l'air on acceptait l'inconvénient de l'usure
progressive et inégale des charbons. Aussi l'appareil était-il pourvu des
organes nécessaires pour opérer le rapprochement à la main. C'était là une
Tonction assujettissante et délicate à remplir; il était important d'en affran-
chir l'opérateur et de rendre l'appareil capable de se suffire à lui-même.
Quelques personnes ont cru d'abord que ce soin pourrait être confié à un
mécanisme indépendant chargé d'opérer ce rapprochement avec une vitesse
uniforme et réglée d'avance sur la valeur probable de l'usure à réparer;
mais bientôt on s'est aperçu que ce rapport était insaisissable à l'avance et
que toujours ce mécanisme auxiliaire marchait trop lentement ou trop
vite. Ce qu'il fallait c'était un organe impressionnable au. changement de
distance survenu entre les charbons polaires et capable d'agir à propos
pour contenir ses variations entre deux étroites limites. Après deux années
d'un travail assidu, M. Foucault a donné, en janvier 18/i9, l'appareil sui-
vant qui résout le problème d'une manière satisfaisante.

Cet appareil étant particulièrement destiné aux expériences d'optique,
satisfait en outre à la condition de conserver immobile dans l'espace le
point radieux que l'on veut utiliser, en sorte que non-seulement les char-
bons se maintiennent spontanément à la distance la plus propre à exciter
une vive lumière, mais qu'en outre ils s'avancent d'eux-mêmes avec des
vitesses qui font respectivement équilibre à l'usure inégale de chacun
d'eux.

L'appareil, considéré dans son ensemble, est partagé en deux étages
parle plancher N N' (fig. 9); l'étage supérieur est habituellement enfermé
dans une boite dont une paroi est enlevée pour laisser en évidence les
organes qu'il faut décrire. L'étage inférieur est à jour comme on le voit
dans la figure.

Les deux charbons A et A^ taillés en baguettes, sont montés horizon-
talement sur le prolongement l'un de l'autre et portés sur deux chariots B

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— 320

et B' qui roulent dans des coulisses destinées à les empêcher de dévier.
L'un d'eux, le chariot B, est affecté au pôle positif et l'autre B' au pôle né-
gatif; ils sont assujettis par construction et au moyen du levier L à se mou-
voir ensemble, mais avec des vitesses différentes. Leur genre de solidarité

Figure 9.

donne la plus grande vitesse au chariot B, porteur du charbon positif dont
la combustion est la plus rapide. En marchant l'un vers l'autre, ils cèdent
à l'impulsion de deux ressorts conducteurs P et P', mais ils sont retenus
par un système de fils qui les relie à un mouvement d'horlogerie R dont la
roue d'échappement, battant sur un arrêt, oblige le tout à rester au repos.
Quand l'arrêt est supprimé, le rouage défile et les chariots cheminent avec

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— 321 —

leurs vitesses respectives. Toute la difficulté se trouve donc ramenée à ceci:
supprimer ou rétablir l'arrêt quand la distance interpolaire est trop grande
ou convenable. Or cette fonction délicate» qui demande très-peu de force, a
été confiée à l'électricité elle-même. Le courant qui illumine l'appareil passe
à travers les spires d'un électro-aimant E dont l'énergie varie avec l'inten-
sité du courant; cet électro-aimant attire un contact reposant sur son arête 0
et sollicité d'autre part à s'en éloigner par un ressort antagoniste G. Sur
ce fer doux est montée la détente D qui enraye le rouage et le laisse défiler
à propos, et le sens du mouvement de la détente est tel qu'elle est pressée
sur le rouage quand le courant se renforce et qu'elle le délivre quand le
courant s'affaiblit. Or, comme précisément le courant se renforce ou s'affai-
blit quand la distance interpolaire diminue ou augmente, on comprend que
les charbons acquièrent la propriété de se rapprocher au moment même
où leur distance vient à s'accroître et que ce rapprochement ne peut aller
jusqu'au contact, parce que l'aimantation croissante qui en résulte leur
oppose bientôt un obstacle insurmontable, lequel se lève de lui-même aus-
sitôt que la distance interpolaire s'est accrue de nouveau.

Le rapprochement des charbons est donc intermittent ; mais, quand
l'appareil est bien réglé, les périodes de repos et d'avancement se succèdent
assez rapidement pour qu'elles équivalent à un mouvement de progression
continu.

On voit de plus, figuré en M, un modérateur du courant, formé de deux
lames de platine, disposées parallèlement à la di&tance deO"',01 et plongeant
plus ou moins, à volonté, dans un liquide conducteur, soit une dissolution
de sulfate de potasse.

Tel est Tappareil qui. malgré sa forme embarrassante, a répondu le
premier aux exigences d'un service public. Le concours des précautions
prises pour assurer la fixité du point lumineux témoigne des préoccupa-
tions d'un physicien qui ne s'inquiétait pas encore de satisfaire auxbesoins
de l'industrie. Néanmoins cet appareil, tel quel, fut adopté au grand Opéra
national et employé à produire des effets de scène qui n'ont jamais manqué
et ont été goûtés du public.

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APPAREIL

RÉGULATEUR DE LA LUMIÈRE ÉLECTRIQUE

A RECUL ET A DÉTENTE ÉQUILIBRÉES

(15 octobre 1863.)

L'appareil qui fait l'objet de ce Mémoire est caractérisé par la propriété
de maintenir les charbons polaires à la distance voulue en opérant auto-
matiquement l'avance ou le recul, suivant que cette distance devient acci-
dentellement trop grande ou trop petite.

Le principe de l'appareil consiste à placer les charbons sous l'action
de deux rouages respectivement affectés à les faire mouvoir, l'un pour
l'avance, l'autre pour le recul.

Les derniers mobiles de ces deux rouages ramenés l'un en face de l'autre
sont mis en prise avec la même détente d' électro-aimant qui, s'inclinanl
d'un côté ou de l'autre, laisse déQler l'un ou l'autre rouage et qui dans la
position intermédiaire les tient tous deux enrayés. Mais pour faire en sorte
que ces deux rouages mis en mouvement par deux forces distinctes puis-
sent agir sans conflit sur les charbons polaires, on est conduit à recourir
au rouage planétaire, si utile en pratique pour faire la somme algébrique
de deux mouvements indépendants. Les deux rouages sont donc reliés par

4. Mémoire descriptif à Tappui d'une demande de brevet. — Voir CollecUon des Brevels,
n« 60460. -^ Une description de cet appareil, due à l'inventeur, a paru dans le Diclioftnaire des
Sciences théoriques, et appliquées de MM. Privat-Deschanel et Focillon, art. Lumière électrique.

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— 523 —

un système h roue satellite qui les fait agir isolément et dans leurs sens
respectifs.

Cette combinaison, qui semble résoudre le problème du recul, exige
pourtant comme complément indispensable que l'on apporte une modifica-
tion à la détente placée sous Faction de l'électro-aimant.

L'armature en fer doux, disposée comme elle Test ordinairement en
regard de Télectro-aimant. se trouve, à l'égard des forces qui la sollicitent
dans un état d'équilibre instable, obligée de se précipiter sur l'un ou
l'autre des arrêts qui limitent sa course sans pouvoir jamais séjourner
entre eux. Un pareil état de chose aurait amené dans Fappareil à recul
une perpétuelle oscillation résultant du fonctionnement alternatif des deux
rouages.

Pour éviter cet inconvénient j'ai eu recours au réparlileurde M. Robert
Houdin, par lequel on rend plus ou moins stable, à volonté, l'équilibre de
l'armature. Au lieu d'agir directement sur celle-ci, le ressort antagoniste
s'applique à l'extrémité d'une pièce articulée en un point fixe et dont le
bord, façonné suintant une courbe particulière, presse en roulant sur un
prolongement de l'armature qui représente ainsi un levier de longueur
variable. On voit alors l'armature rester flottante entre ses deux arrêts;
elle oscille et sa position est à chaque instant l'expression de l'intensité du
courant de la pile. Tant que cette intensité conserve la valeur voulue et
corrélative de la distance gardée entre les charbons, les rouages sont main-
tenus au repos tous les deux et ils ne se mettent l'un ou l'autre en marche
qu'au moment où le courant devient ou trop fort ou trop faible.

Quand un appareil est alimenté par la machine magnéto-électrique, il
arrive qu'une grande quantité de chaleur se développe dans l'électro-
aimant. Ce phénomène, qu'on attribue à l'intensité du courant, n'a pas lieu,
comme on est porté à le croire, dans les spires mêmes de la bobine , mais
bien dans le fer doux qui, par le renversement continuel de l'action ma-
gnétique, devient le siège de courants d'induction intenses.

Dans le but d'écarter cette complication à laquelle ne remédie pas l'aug-
mentation de diamètre du fil, j'ai décomposé le fer doux ainsi que l'arma-
ture en lames plates juxtaposées et isolées par des feuilles de papier. Par

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— 324 —

ce moyen les courants d'induction sont, en grande partie, interrompus et
Ton n*a plus réellement à compter qu'avec la chaleur dégagée dans les
spires.

Tels sont les principes qui constituent la nouveauté de l'appareil dont
je vais maintenant donner une description détaillée et conforme aux pres-
criptions de la loi.

La figure 4 (pi. 7) donne une vue d'ensemble de l'appareil représenté
à une échelle réduite*.

A la partie supérieure on voit les deux charbons engagés dans des mâ-
choires qui communiquent métalliquement avec la pile; au milieu, le rouage
à deux barillets qu'on remonte en b et b' au moment de mettre l'appareil
en expérience ; et plus bas l'électro-aimant avec l'armature, le ressort an-
tagoniste et le répartiteur.

Les figures 2 et 3 montrent les détails du rouage et la relation des
diverses parties qui concourent à la double fonction de l'avance et du
recul.

6 est un barillet muni de son ressort intérieur qui commande un
premier rouage composé des mobiles e, rf, e, /", g; B' est un autre barillet
qui commande un second rouage composé des mobiles d', e^, /^ et /.

Entre ces deux rouages courants est placé le rouage planétaire formé
de cinq roues montées concentriquement sur le môme axe et d'une double
roue satellite dont l'axe est porté sur l'un des rayons d'une des cinq pre-
mières roues.

En considérant la figure 3, on voit distinctement la disposition du
rouage planétaire.

La roue 1, figure % qui a le plus grand diamètre, est indépendante par
rapport aux autres ; les roues 2 et & sont solidaires entre elles ainsi que
les roues 3 et 5. De plus, la roue 1 porte sur un de ses rayons la roue sa-
tellite, mobile, à deux dentures dont la plus petite engrène avec la roue &
et la plus grande avec la roue 5.

4. La disposition primitive de l'appareil tel que Pavait fait construire d'abord L. Foucault, et tel
qu'il l'a décrit dans le Dictionnaire des Sciences, est celle qui est représentée ci-dessus, fig. 9, p. 3t0 ;
la délente s'y applique sans difficulté en H; c'est sur les indications de M. Duboscq que la disposition
du support et des charbons a été adoptée comme moins encombrante et plus commode dans la pratique*

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— 325 —

De cette disposition il résulte que le système 3 et 5 étant fixe, la roue 1,
en tournant, communique une partie de son mouvement au système 2 et &
et Tentralne dans le même sens; et réciproquement, il en résulte aussi que
le système 2 et 4 étant fixe, le système â et 5 en tournant fait mouvoir la
roue 1 en sens contraire.

Or il faut remarquer que la roue 1 reçoit le mouvement du premier
rouage par le mobile c et qu'elle le lui rend par la roue 2; que d'autre part
la roue â engrène directement avec le barillet 6' du second rouage. Il suffit
donc que Tun ou l'autre de ces rouages défile séparément pour que la
roue 1 se mette à tourner dans un sens ou dans l'autre. Comme d'ailleurs
cette roue 1 est en relation d'engrenage avec les crémaillères C et C, il en
résulte qu'elles avancent ou reculent suivant que la détente K laisse échap*
per l'un des deux mobiles ^ ou /•

On voit ainsi comment s'exerce la double fonction de l'avance et du
recul. Mais pour que les deux mouvements se produisent dans des condi-
tions de forces et de vitesses à peu près comparables, il convient de com-
poser le rouage planétaire de manière qu'il fonctionne symétriquement
dans les deux sens. On démontre que cette condition sera remplie pourvu
que les quatre dentures qui intéressent directement la roue satellite soient
nombrées de manière que les roues qui engrènent ensemble fournissent
respectivement deux rapports dont le produit soit égal à 2.

Si, par exemple, l'un des rapports est 3/2 et l'autre 4/3, les deux
rouages agiront également, et la puissance du recul sera donnée par la dif-
férence de la puissance des ressorts.

6, bouton qui sert à remonter le premier rouage aifecté au mouvement
d'avance; en le faisant tourner, on entraîne solidairement le barillet B et les
dentures inégales qui agissent sur les crémaillères G et C^

Le bouton b agit spécialement sur la denture i, qui tourne à frottement
dur sur l'arbre du barillet et permet de mouvoir séparément la crémail-
lère C; cette disposition a pour objet de faire monter ou descendre à
volonté le point lumineux qui éclate à la solution de continuité des charbons.
b', arbre du ressort moteur du rouage de recul ; à mesure qu'on le
remonte, un cliquet, figure 1, maintient le ressort armé.

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— 326 —

T, bouton de serrage pour recevoir un des pôles de la pile.

Figure û, perspective du dernier mobile du rouage d'avance; les quatre
barrettes taillées en biseau sont en acier trempé, et le volant est en ala-
minium.

Le dernier mobile du rouage de recul est exactement semblable et
symétriquement disposé.

Entre les deux mobiles g^ ^ , figure 2, est placée la détente K, fixée
transversalement au sommet de la tige S, figure 1, et assez large pour arrêter
en même temps Tun et l'autre mobiles, ou Tun des deux séparément. Cette
détente, porlée surTarmature M, figure 1, de Télectro-aimant, est main-
tenue dans un équilibre stable par le répartiteur à bord curviligne R qui
donne attache au ressort à boudin et s'appuie en roulant sur le proIoDg^
ment de l'armature.

V, vis de tension qui règle le ressort.

T', bouton de serrage qui attend le second pôle de la pile.

En résumé, ce nouveau régulateur de lumière électrique est carac-
térisé :

1" Par l'emploi de la roue satellite combinée avec deux rouages dis-
tincts pour produire l'avance et le recul des charbons;

2^ Par l'équilibre stable d'une détente à trois eOFets, déterminant
l'avance, le repos ou le recul, équilibre obtenu au moyen d'un réparlitear
à bord curviligne;

3^ Par l'emploi d'un électro-aimant à lames multiples, à l'effet de com-
battre la chaleur d'induction des machines magnéto-électriques.

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— $27 —

CERTIFICAT D'ADDITION AU BREVET DU 45 OCTOBRE 4863^

(4 novembre i867.)

Dans le système de régulateur que nous avons décrit au brevet, la
disposition adoptée et indiquée ne pouvait servir que pour la transmission
d'une seule vitesse toujours la même, et dans la pK 7 (fig 1 à /i) nous avions
indiqué cette transmission pour satisfaire aux conditions exigées par Tac tion
des piles; on voit, en effet, que la vitesse de la crémaillère C, figure 1, est
forcément double de celle de la crémaillère motrice C.

Il est certain que, par une autre disposition, nous aurions pu avec la
même facilité transmettre l'action d'une machine électro-magnétique ; il
aurait suffi pour cela de disposer la transmission de telle sorte que les en-
grenages fussent de diamètres égaux pour que la vitesse des crémaillères
fût égale.

Mais il est évident que nous ne pourrions pas, avec la même trans-
mission, agir indifféremment par une source d'électricité différente, c'est-
à-dire par les piles ou par les machines magnéto-électriques.

Cette addition a justement pour objet ce perfectionnement, et nous
pouvons maintenant, avec la plus grande facilité, transformer le mode de
transmission de mouvement, quelle que soit l'origine de la force, pile ou
machine magnéto-électrique.

L'ancienne disposition se voit sur la figure 2, et la figure 5 représente
le nouveau système.

Sur wne crémaillère mobile C, pouvant se fixer à deux positions dis-
tinctes, nous avons disposé deux engrenages, l'un m, l'autre n plus petit.

En faisant varier la position de la crémaillère C, par un moyen, du
reste, quelconque, et assujettissant cette crémaillère dans la position que

4 . Loco cit., p. 27.

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— 328 —

nous lui donnons d'une manière stable, nous arrivons à mettre en prise la
roue m avec le mobile p, qui est une roue dentée montée sur le môme arbre
que la roue dentée q, ou bien le pignon n avec la roue q.

Dans la position représentée Ggure 5, c'est la roue m qui est en prise avec
le mobile/}, et, par suite, la transmission du mouvement qui est fourni à cette
roue dentée m se transmet à la crémaillère G par Tintermédiaire du mo-
bile py de la roue 9 et du pignon r.

Par suite des dimensions adoptées, la vitesse est double, sur la cré-
maillère C, de celle fournie par la crémaillère C\

Si, au contraire, nous inversons la position, il y a désembrayage de la
roue dentée m, et embrayage du pignon denté n avec la roue q; en consé-
quence, la transmission s'opère indépendamment du mobile q, et la vitesse
de la crémaillère C se trouve la même que celle de la crémaillère C,
condition essentielle et qu'il fallait remplir.

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NOUVELLE

DISPOSITION DE LA PILE DE BUNSEN*

(Société Philomathique, 12 mai I8i9.)

M. Foucault met sous les yeux de la Société une pile de Bunsen dis-
posée de manière à rendre le service plus facile et plus prompt.

La pile est partagée en séries de vingt couples. Dans chaque série, les
vases poreux sont rendus solidaires et fixes par des demi-colliers sur un
support commun en bois.

Les parties inférieure et supérieure de ces vases poreux ont été imbibées
de cire pour les rendre aptes, d'une part, à conserver sans perte une couche
liquide de 1 centimètre de hauteur, et d'autre part pourempêcher ce liquide
acide de monter par capillarité jusque vers le support.

Tous les vases poreux communiquent entre eux et avec le réservoir
commun d'acide sulfurique par des siphons qui posent sur les fonds sans le
laisser obstruer, parce que leurs extrémités ont été taillées obliquement ou
en sifflet. Entre les vases poreux on a fixé sur la monture en bois des con-
tacts-ressorts mis en communication permanente avec l'élément charbon
par des conducteurs en plomb.

Aux zincs cylindriques généralement employés on a substitué des zincs
plats dont la monture fendue s'engage dans le contact-ressort.

Par ce moyen tous les vases poreux peuvent être descendus du même
coup et plongés dans l'acide nitrique au centre des charbons, et si l'on sup-

4. Voir Procès-verbaux de la Sociélé Philomalhique, 4 849, p. 48; V Institut, n*» 803.

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— 330 ~

pose tous les siphons amorcés à Tavance, rabaissement du niyeau du liquide
dans tous les vases poreux à la fois déterminera Tafflux de l'acide étendu
contenu en réserve dans le réservoir, et en peu d'instants la pile sera prêle
à fonctionner. La manœuvre opposée suffit pour la remettre au repos et pour
faire rétrograder l'acide vers le réservoir. Dans cette attitude, la partie
inférieure et cirée des vases poreux reste engagée dans les charbons et joue
le rôle de bouchon en prévenant d'une manière certaine l'évaporatlon de
l'acide nitrique.

L'amorcement des siphons par un liquide acide n'est pas une difficulté.
Il s'opère par insufflation et non par aspiration. On remplit à moitié les
vases poreux de deux en deux, puis en posant sur leur bord libre un obtu-
rateur en liège évidé pour laisser passer les siphons et traversé au centre
d'un tube de fort diamètre, on délimite entre la surface du liquide et l'ob-
turateur lui-même un espace à peu près clos dans lequel on fait naître, en
soufflant rapidement, un excès de pression qui sollicite l'ascension du liquide
dans les deux siphons à la fois.

Toutes les parties qui constituent la pile, sauf les zincs, devant rester
perpétuellement en présence, on a assuré l'inaltérabilité des colliers atte-
nant aux vases poreux et aux charbons en les recouvrant d'une épaisse
couche de cire.

Les vis elles-mêmes qui établissent les contacts ont été mises à l'abri
de l'oxydation, soit parce qu'elles demeurent sous un enduit de cire, soil
parce qu'elles sont totalement engagées dans la masse d'un écrou qui les
protège.

L'inamovibilité des couples a encore rendu nécessaire de pratiquer à
travers les charbons un orifice destiné à introduire l'acide nitrique. Cette
opération se fait encore pour chaque couple isolément. On remédiera plus
tard à cet inconvénient qui, du reste, est minime, car le liquide où baigne le
charbon se renouvelle rarement et s'emploie jusqu'à épuisement complet
de l'acide nitrique.

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SUR LA

CONDUCTIBILITÉ PROPRE DES LIQUIDES

PILES SANS MÉTAL 1.
(Académie des Sciences, 17 octobre 1S53.)

Après avoir découvert la loi générale des décompositions électroly-
tiques, M. Faraday fut le premier à déclarer qu'elle comportait quelque
restriction dans le cas où les liquides seraient capables de conduire Télec-
tricité sans subir de décomposition. L'illustre savant anglais a même
publié plusieurs faits à l'appui de cette supposition. Depuis lors, la plupart
des physiciens ont soutenu l'opinion contraire; ils se sont accordés à dé-
fendre la loi de Faraday contre M. Faraday lui-même^ et à la considérer
comme l'expression rigoureuse des faits. C'en est assez pour montrer que
la question n'a pas été résolue; en effet, on ne pourrait encore citer aucune
expérience qui prouve d'une manière décisive que les liquides soient
capables de transmettre l'électricité sans être décomposés; rien non plus
ne démontre qu'ils ne possèdent pas cette faculté à un faible degré. Les
expériences qui ont eu pour résultat de faire passer un courant à travers
un liquide, sans produire de décomposition sensible, ne sont pas con-
cluantes, parce qu'on peut toujours supposer que le produit de la décompo-

4. Voir C. R. de VAc. des Se, t. XXXVII, p. bSO\BibL universelle de Genève^ t. XXIV p. 263;
Cosmos, t. III, p. 652.

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— 332 —

sîlion se réduit au fur et à mesure qu'il se forme; d'un autre côté, les
essais qui montrent un accord parfait entre les résultats de la décomposi-
tion et la quantité d'électricité transmise, ne prouvent pas non plus qu'en
opérant avec un courant plus faible, on n'eût pas réussi à le faire passer
sans décomposition. La comparaison des dépôts obtenus dans divers élec-
trolytes ne me paraît donc pas susceptible de trancher la question.

Le dernier travail publié à ce sujet est dû à M. Buff, Ce savant, après
avoir opéré sur des courants très-faibles et dont l'action futjmaintenue con-
stante pendant plusieurs jours de suite, crut devoir conclure que, confor-
mément à la loi de Faraday, la plus petite quantité d'électricité transmise
décompose son équivalent du liquide traversé.

Quelques soins que M. BuiT ait apportés à ces expériences, je n'ai pu
me ranger à l'opinion qu'il exprime; au contraire, en vertu de certaines
considérations que je vais énoncer, j'ai persisté à croire avec M. Faraday
que les liquides possèdent un pouvoir conducteur propre et Indépendant de
toute décomposition chimique. La nécessité d'admettre l'existence de cette
propriété se présente d'une manière pressante lorsqu'il s'agit de ramener
aux principes de l'électrochimie les réactions qui s'opèrent entre les liquides
composés.

En effet, si le produit de^la combinaison directe conserve le même état
physique, les électricités dégagées aupremier instant nepeuvent se neutra-
liser quen cheminant à travers tous milieux liquides; il faut donc, ou que
la réaction s'arrête sous l'influence contraire des tensions électriques, ou
qu'un courant s'établisse sans entraîner de décomposition. Comme en
réalité la réaction se poursuit et s'achève, on doit en conclure ; l'' que les
liquides sont conducteurs à la manière des métaux; 2" que cette conducti-
bilité est sans doute très-faible, car eu égard aux épaisseurs infiniment petites
où elle s'exerce, il suffit, pour lever tonte difficulté, que cette conductibilité
ne soit pas rigoureusement nulle.

Ces réflexions ne me donnaient, il est vrai, aucune idée de la grandeur
réelle du phénomène, et il me semblait possible qu'il restât à jamais inac-
cessible à l'observation ; néanmoins j'imaginai l'expérience suivante qui
me parut susceptible de la mettre en évidence.

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Que l'on prenne deux couples zinc et platine parraitement identiques,
qu'on les réunisse pôle à pôle et qu'on intercale un galvanomètre entre
deux des plaques de même sorte, il est clair que dans toute hypothèse et
par raison de symétrie, il ne doit se manifester aucun courant, ni dans un
sens ni dans l'autre; pour ceux qui n'admettent pas la conductibilité
propre du liquide, toute action est suspendue; dans l'hypothèse inverse,
il y a dans chaque couple une faible action, mais comme elles sont égales de
part et d'autre, le fil conjonctif du galvanomètre ne doit livrer passage à
aucun courant. Ceci admis, bornons-nous à rapprocher les plaques de l'un
des couples; dans l'hypothèse qui écarte la conductibilité du liquide rien
n'est changé; dans l'hypothèse inverse il y a diminution de résistance en
faveur de l'autre couple, il doit l'emporter sur le premier; c'est en effet ce
qui arrive.

Cette expérience est délicate et demande beaucoup de soin; mais on
peut lui donner une autre forme qui en facilite le succès et en rend les
résultats beaucoup plus apparents. On monte une pile à colonne, formée
de disques de zinc et de cuivre alternativement superposés, et tous séparés
les uns des autres par une rondelle de drap imbibée d'un acide. La pile
étant terminée à ses extrémités par deux plaques du même métal, il est
clair que le système est en équilibre. Cependant pour faire circuler le cou-
rant dans un sens déterminé, il suffit de doubler de deux en deux l'épais-
seur des rondelles humides. 'Aussi tôt le courant chemine dans le même sens
que si les rondelles les plus minces étaient totalement supprimées; elles
jouent donc bien réellement le rôle de conducteurs métalliques.

Cette dernière expérience se présente comme un corollaire de la pré-
cédente, mais elle offre pour la démonstration un grand avantage en ce
qu'elle permet d'accroître indéfiniment la tension du courant et d'amener
tout naturellement la compensation des accidents qui compliquent le phé-
nomène principal lors de l'apposition des deux couples.

La démonstration de la conductibilité propre des liquides mène à une
autre conséquence non moins remarquable, c'est qu'on peut former des
piles sans métal uniquement composées de dissolutions capables d'agir
chimiquement sans précipiter les unes par les autres. Non-seulement on

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^

— 334 —

arrive très-facilement à mettre de pareils courants en évidence, mais encore
je démontre que toutes les fois qu'on superpose régulièrement, dans le
môme ordre, les trois liquides conducteurs, on produit un courant qui
affecte une direction déterminée. Si Ton prend, par exemple, Tacide sulfu-
rique, la potasse et l'eau distillée, on obtient un courant qui assigne à
celle-ci le rôle d'un simple conducteur métallique.

Mais pour que l'expérience fût plus démonstrative encore, je tenais à
n'employer que deux liquides actifs et séparés par le produit de leur com-
binaison, comme la potasse, l'acide sulfurique et le sulfate de potasse en
dissolution saturée. Pour cela on imbibe de ces différents liquides des rec-
tangles de toile à voile qu'on superpose dans un ordre constant, de manière
à former une pile d'une dizaine d'éléments; on la ferme à chaque extré-
mité par une épaisseur d'eau distillée recouverte d'une lame de platine,
et l'on trouve au'galvanomètre que le courant chemine de l'acide sulfurique
à la potasse immédiatement en contact, à l'inverse de ce qui arrive lors-
qu'on emploie un arc conjonctif en platine. C'est qu'en effet le milieu con-
jonctif est ici la couche mince de sulfate de potasse qui se forme entre l'acide
et l'alcali, tandis que l'action chimique porte sur la couche épaisse; là
encore c'est la couche mince qui joue le rôle de conducteur métallique.

J'ai môme obtenu un courant avec une seule substance avide d'eau
comme le chlorure de calcium employé à trois degrés de dilution différents;
l'action chimique qui s'accomplit dans ces circonstances est un simple phé-
nomène d'hydratation, cependant le courant est très-appréciable et chemine
dans un sens qui semble indiquer que l'eau joue le rôle de base à l'égard
du chlorure.

J'ai encore observé le courant résultant de l'action du sulfate de cuivre
sur le sulfate de potasse en n'employant que ces deux liquides séparés par
le résultat de leur mélange opéré dans le môme vase. On a ainsi l'avantage
de faire agir deux liquides très-composés et de ne pas compliquer l'expé-
rience des phénomènes d'hydratation qui se produisent avec un alcali et un
acide libres. Le sulfate de potasse joue alors naturellement le rôle de base,
et le sulfate double, qui s'ajoute à celui de la couche épaisse interposée
aux deux Uouides actifs, donne un courant qui poursuit ensuite son chemin

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— 335 —

du sulfate de cuivre au sulfate de potasse à travers la couche mixte résul-
tant de leur mise en contact.

Quand on emploie pour former une pile trois liquides différents, on ne
peut plus prévoir dans quel sens le courant doit se diriger, attendu que Ton
n'a aucune donnée sur les valeurs respectives de leurs coefficients de con-
ductibilité ; mais comme il est infiniment peu probable que l'équilibre se
réalise, il doit arriver, et il arrive effectivement, qu'on observe un courant
résultant.

Parmi les liquides propres à former des piles liquides, il faut compter
l'eau distillée, car elle agit le plus souvent comme simple conducteur et
parait, en conséquence, posséder, relativement au genre de conductibilité,
un coefficient assez fort.

Eu résumé, je démontre^ par l'apposition des piles à métaux, que les
liquides employés possèdent une conductibilité propre, et qu'en vertu de
cette conductibilité, on peut former des piles sans métal, à grand nombre
d'éléments, avec tous les liquides conducteurs qui ne précipitent pas les
uns par les autres.

Il me semble encore résulter de ces expériences qu'on ne doit tenir
pour vraie la loi de Faraday sur l'équivalent électrique, qu'à la condition de
négliger les écarts insensibles qui proviennent de la conductibilité propre
des liquides; qu'enfin ces derniers sont susceptibles de transmettre simul-
tanément deux courants en sens opposés, l'un par voie de décomposition
ou de conductibilité chimique, et l'autre par décomposition et par voie de
conductibilité propre ou physique.

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— 336

SUR LA

CONDUCTIBILITÉ PHYSIQUE DES LIQUIDES

GOURANT PARTIELLEMENT TRANSMIS PAR l'eAU SANS DiCOMPOSITlON*

J'ai essayé de démontrer, par une expérience nouvelle, que les liquides
composés possèdent généralement une conductibilité propre ou physique,
indépendante de leur conductibilité électrolytique ou chimique et qui leur
permet de transmettre certaine quantité d'électricité sans subir de décom-
position. En vertu de cette conductibilité physique, un couple hydro-électrique
ne demeure jamais au repos absolu, et lors même que les piles ne commu-
niquent pas métalliquementle circuit se ferme par le liquide lui-mêmequi
joue alors le rôle d'un conducteur imparfait non décomposable. Prenant,
par exemple, pour origine du courant la surface du métal attaqué, j'admets
que l'électricité positive suit d'abord sa marche ordinaire à travers le
liquide, gagne la lame négative par voie électrolytique, et qu'au lieu d'y
rester accumulée à l'état de tension, elle revient ensuite au métal attaqué
à travers le liquide en opérant ce retour par voie de conductibilité physique.
Tout en s'effectuant à travers le même liquide, l'aller et le retour ne s'opè-
rent donc pas suivant le même mode de conductibilité; dans un sens l'agent
électrique se propage par voie de conductibilité chimique et dans l'autre
par voie de conductibilité physique; tout en franchissant le môme milieu
dans deux directions opposées il ne suit pas moléculairement le mômecbe-
min. Telle est la notion nouvelle qu'il importe d'introduire dans la science si
l'on veut, comme je l'ai déjà dit, ramener aux principes de l'électrochimie
les réactions qui se passent entre liquides composés.

Tout élément hydro-électrique dont les pôles sont maintenus séparés

1. Voir DM, urnverselle de Genève, t. XXV, p. 480.

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— 337 —

n^en constitue donc pas moins réellement un circuit qui se complète par
l'interposition du liquide lui-même, comme il se complète par l'emploi
d'un milieu physiquement et sensiblement conducteur. 11 en résulte que les
tensions, apparentes des pôles sont toujours moindres qu'elles ne seraient
si le liquide était dépourvu de toute conductibilité physique. Il en résulte
aussi que ces tensions sont d'autant plus faibles que le liquide a moins
d'épaisseur et permet une circulation plus active. Voilà pourquoi, toutes
choses égales d'ailleurS; l'opposition de deux couples donne toujours l'avan-
tage à celui dont les plaques sont les plu$ écartées. Le phénomène étant
très-général, ne reconnaît, selon moi, que cette explication et démontre*
péremptoirement l'existence d'une conductibilité physique dans les liquides
communément employés r

Néanmoins quelques personnes répugnent encore beaucoup à douer
les liquides composés d'une propriété qui compromettrait dans sa rigueur
la loi électrolytique de M. Faraday; et suivant la judicieuse remarque de
M. de La Rive, il importerait de montrer qu'un même courant peut effecti-
vement traverser plusieurs électrolytes sans donner des produits de dé-
composition proportionnels aux équivalents chimiques.

Si un liquide à décomposer possède les deux sortes de conductibilité,
l'une chimique C, l'autre physique c, tout courant dirigé à travers ce milieu
se partagera en deux autres dont les intensités seront proportionnelles à
C et c. La partie chimiquement transmise agira seule sur l'électrolyte, en
sorte que le produit de la décomposition sera réduit dans le rapport de
C + càC.

Or l'expression ^— - est toujours plus petite que l'unité et varie dans le

même sens que — .

11 suffit donc d'altérer le rapport -;- dans deux électrolytes consécutifs,
pour que les produits de décomposition dérogent à la loi de Faraday.

Mes expériences sur les piles sans métal m'avaient déjà désigné l'eau
distillée comme possédant une conductibilité physique considérable par
rapport à sa conductibilité chimique ; dès lors, j'ai pensé qu'en acidulant
cette eau, je ne ferais qu'accroître sa conductibilité chimique sans faire

43

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— 338 —
varier notablement la conductibilité physique et que, dans tous les cas^alté-
rant considérablement le rapport — , je me procurerais deux liquides très-
propres à donner, sous Tinfluence d*un même courant, des produits de
décomposition inégaux.

J'ai donc disposé sur le trajet d'un môme courant fourni par trois
couples de Grove deux voltamètres identiques en tous points, si ce n'est que
l'un contenait de l'eau distillée et l'autre une eau aiguisée de 4t d'acide sul-
furique. Aussitôt les communications établies, les dégagements ont com-
^mencé avec des activités très-inégales et ont persisté aussi longtemps qu'il a
été nécessaire pour recueillir du côté de l'eau acidulée 10 centimètres
cubes de gaz, et de l'autre 1 centimètre seulement. L'expérience, repro-
duite plusieurs fois, a toujours donné un résultat en contradiction manifeste
avec la loi électrolytique.

Quand on veut rendre le résultat promptement apparent, il est utile
de former chaque voltamètre d'un faisceau de lames de platine bien dressées,
maintenues à une fraction de millimètre les unes des autres et constituées
alternativement par un système de contacts dans des états électriques
opposés. L'expérience ainsi produite est prompte, décisive, et dément en
quelques minutes ce que l'on croyait savoir de plus assuré relativement
aux décompositions électrolytiques.

Si au lieu de conserver deux voltamètres semblables on réduit à deui
fils de platine celui qui fonctionne à l'eau acidulée, on établit entre les deux
appareils une différence conditionnelle qui est à l'avantage de la conducti-
bilité physique dans l'un et de la conductibilité chimique dans l'autre, et
alors le phénomène s'exagère au point que le courant passe au travers de
l'eau distillée sans décomposition sensible et produit dans Tautre voltamètre
une effervescence entière et soutenue. En opérant de la sorte, j'ai obtenu
des quantités de gaz assez considérables et qui se dégageaient en présence
de quantités de liquides assez petites pour qu'il ne soit pas possible
d'admettre qu'une simple dissolution des produits de la décomposition ait
pu m'en imposer.

Il est donc bien prouvé que Teau pure possède pour l'électricité une
conductibilité propre et indépendante de toute décomposition chimique. Il

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— 339 —

est même probable que ce pouvoir conducteur persiste dans les dissolu-
tions communément employées à former des combinaisons voltaïques.
S'il échappe alors aux moyens d'investigation ordinaires, cela tient à
l'extrême prédominance de la conductibilité chimique ou à l'énorme
valeur du rapport — .

La méthode d'opposition que j'ai employée pour mettre en évidence ce
mode de transmission de l'électricité dans les liquides a précisément pour
but de restreindre les phénomènes concomitants de conductibilité chi-
mique et de faire prédominer ceux qui procèdent de la conductibilité
physique.

SUR LA

CONDUCTIBILITÉ PHYSIQUE DES LIQUIDES

RÉPONSE A M. BUFF^

Les observations présentées par M . BuflF sur la manière d'interpréter
mon expérience de l'opposition de deux couples me décident à faire con-
naître une disposition que j'hésitais à décrire par crainte d'insister sur des
développements superflus.

Quand on opère sur deux couples seulement, le résultat que j'ai an-
noncé n'apparatt qu'à travers de nombreuses complications qui tiennent en
partie aux [circonstances signalées par M. Buff. Mais, quand l'expérience
porte à la fois sur un grand nombre de couples alternativement opposés, les
complications se compensent et le phénomène principal devient prédomi-
nant. On peut d'ailleurs produire cette opposition entre plaques noyées
dans le liquide et protégées par des tissus ou des membranes contre une
agitation qui, du reste, s'égalise encore et s'atténue autant qu'on veut par
la disposition que je vais décrire.

I. Voir Bibl, universelle de Genève, t. XXVI, p. 126.

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— 340 —

Dans une auge en bois sont disposées, verticalement et à égales dis-
tances de 1 centimètre, onze plaques de cuivre c (fig, 10) enveloppées
de baudruche ou de papier à filtrer. Sur les bords de la cuve pose
une traverse en bois portant dix plaques de zinc amalgamé z qui
viennent s'intercaler parmi les cuivres et pareillement équidistantes de
1 centimètre. Toutes ces plaques, cuivre et zinc, sont séparées et ne
communiquent entre elles que par le liquide acidulé que Ton verse
dans Tauge et dont le niveau s*élève un peu au-dessus du bord libre
des lames de cuivre; les zincs seuls émergent par le prolongement étroit

Figure 10.

qui les relie à la traverse en bois. Enfin les deux cuivres extrêmes sont mis
en communication par le fil d'un galvanomètre. On reconnaît aisément
qu'un pareil système représente vingt couples cuivre et zinc opposés, dix
contre dix. Lorsque les zincs occupent les milieux des cellules, l'opposition
est parfaite, le galvanomètre reste au zéro; mais dès qu'on imprime un
déplacement & la traverse dans un sens ou dans l'autre, les zincs sont tous
reportés du même côté; il en résulte que tous les couples qui luttent dans
un sens sont affaiblis parla diminution d'épaisseur du liquide, tandis que
l'effet inverse est produit sur les dix autres couples; l'équilibre est donc
rompu et l'aiguille du galvanomètre l'indique aussitôt, en montrant daus
tous les cas un courant sensible dirigé de chaque zinc au plus éloigné des
dix cuivres correspondants. Les plus petits mouvements qu'on puisse com-

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— 341 —

muniquer à Tappareil produisent leur effet, même en ayint recours à une
vis de rappel. Ici Tagilation du liquide n*est plus à craindre, car en sup-
posant qu'elle persiste, elle est du moins rendue égale partout; si enfin elle
manquait d'uniformité, les plaques seraient protégées par les membranes
ou les tissus dont elles sont enveloppées. On voit, du reste, que l'appareil
est disposé de manière à se prêter au retournement.

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DE LA

CHALEUR PRODUITE PAR L'INFLUENCE DE UAIMANT

SUR LES CORPS EN MOUVEMENT»
(Académie des Sciences, 17 septembre 1855.)

En 1824, Arago observa le fait remarquable de l'entraînement de l'ai-
guille aimantée par les corps conducteurs à l'état de mouvement. Le phé-
nomène parut fort singulier; il resta même sans explication jusqu'au jour
où M. Faraday annonça l'importante découverte des courants d'induction.
Dès lors il fut prouvé que dans l'expérience d' Arago le mouvement fait
naître des courants qui, réagissant sur l'aimant, tendent à l'associer au
corps mobile et à l'entraîner dans le même sens. On peut dire, d'une ma-
nière générale, que l'aimant et le corps conducteur tendent par une in-
fluence mutuelle vers le repos relatif.

Si, malgré cette influence, on veut que le mouvement persiste, il faut
fournir incessamment un certain travail; la partie mobile semble être
pressée par un frein, et ce travail produit nécessairement un effet dyna-
mique que j'ai jugé, suivant les nouvelles doctrines, devoir se retrouver en
chaleur.

On arrive à la même conséquence en ayant égard aux courants d'in-

1. Voir C. R. de l'Àc. des Se, t. XLÏ, p. 450; Ann. de Ch, et de Ph, [3], t. XLV, p. 3<6, et
Cosmos, t. Vil, p. 309.

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— 343 —

duction qui se succèdent à l'intérieur du corps en mouvement; mais cette
manière de considérer les choses ne donnerait que très-péniblement une
idée de la quantité de chaleur produite, tandis que, en considérant cette
chaleur comme due à une transformation de travail, il me parut certain

Fig. 11.

qu'on produirait aisément, dans une expérience décisive, une élévation sen-
sible de température.

Ayant précisément sous la main tous les éléments nécessaires à une
prompte vérification, j'ai procédé comme il suit à l'exécution.

Entre les pôles d'un fort électro-aimant, j'ai partiellement engagé le
solide de révolution appartenant à l'appareil rotatif que j'ai nommé gyroscope
et qui m'a précédemment servi pour des expériences d'une tout autre
nature ^ Ce solide est un tore en bronze relié par un pignon denté à un rouage
moteur, et qui, sous l'action de la main armée d'une manivelle, peut ainsi

4. Dans la figure 44 qui représente Tappareil tel qu*il est construit dans le but de reproduire
spécialement l'expérience décrite ci-dessus, le tore est remplacé par un disque qui permet de
rapprocher davantage les pôles de l 'électro-aimant.

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— 344 -

prendre une vitesse de 150 à 200 tours par seconde. Pour rendre plus effi-
cace l'action de Taimant, deux pièces en fer doux surajoutées aux bobines
prolongent les pôles magnétiques et les concentrent au voisinage du corps
tournant.

Quand Tappareil est lancé à toute vitesse, le courant de six couples
Bunsen, dirigé dans Télectro-aimant, éteint le mouvement en quelques
secondes, comme si un frein invisible était appliqué au mobile : c'est l'ex-
périence d'Arago développée par M. Faraday. Mais si alors on pousse & la
manivelle pour restituer à l'appareil le mouvement qu'il a perdu, la résis-
tance qu'on éprouve oblige à fournir un certain travail dont l'équivalent
reparaît et s'accumule effectivement en chaleur à l'intérieur du corps
tournant.

Au moyen d'un thermomètre qui plonge dans la masse, on suit pas à
pas l'élévation progressive de la température. Ayant pris, par exemple,
l'appareil à la température ambiante de 16 degrés centigrades, j'ai vu suc-
cessivement le thermomètre monter à 20, 25, 30 et 3i degrés; mais déjà
le phénomène était assez développé pour ne plus réclamer l'emploi des
instruments thermométriques : la chaleur produite était devenue sensible
à la main.

Quelques jours après, la pile était réduite à deux couples, un disque
plat formé de cuivre rouge s'est élevé en deux minutes d'action à la tempé-
rature de 60 degrés.

Si l'expérience semble digne d'intérêt, il sera facile de disposer un ap-
pareil pour reproduire, en l'exagérant, le phénomène que je signale. Il n'est
pas douteux que, par une machine convenablement construite et composée
seulement d'aimants permanents, on n'arrive ;\ produire de la sorte des tem-
pératures élevées, et à mettre sous les yeux du public, assemblé dans les
amphithéâtres, un curieux exemple de la conversion du travail en chaleur.

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SUR
L'EMPLOI DES APPAREILS DMNDUCTION

EFFETS DES MACHINES MULTIPLES*
^Académio des Sciences, 4 février 1856.)

Les machines d'induction, telles que les construit aujourd'hui Thabile
artiste M. Ruhmkorff, passent parmi les hommes de science pour avoir
atteint le plus haut degré de puissance qu'elles comportent; lorsqu'on veut
leur donner des dimensions plus considérables, l'effet ne croît pas propor-
tionnellement, et les organes d'interruption du courant inducteur se dé-
truisent avec une rapidité qui oblige à revenir au modèle consacré par
Tusagc. Cependant ces sortes d'appareils remplaceraient sans doute avec
avantage l'ancienne machine électrique, si l'on parvenait à leur faire pro-
duire des effets plus puissants.

Les étincelles qu'on obtient actuellement des machines inductives ne
s'élancent guère au delà de 8 à 10 millimètres, et déjà pourtant elles accu-
sent dans le courant d'induction une forte tension, dont le développement
dépend de l'intensité du courant inducteur et de la longueur du fil induit;
mais ce qui favorise surtout cette haute tension, c'est la cessation plus ou
moins brusque du courant inducteur. Or il n'y a pas de moyen connu d'in-
terrompre instantanément un courant qui circule avec intensité dans un

1. Voir C. R. de l'Ac. de9 Se, t. XLII, p. 215; Pr.-verbaux de la Soc. phiL, 4856, p. 6.

44

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long conducteur métallique. La séparation, quelque rapide qu'elle soit, des
pièces contîguës destinées aux contacts, n'a janiais lieu sans production
d'une étincelle plus ou nioins visible, qui montre que tout courant qu'on
voudrait arrêter court est effectivement prolongé pendant quelques instants
par un extra- courant dirigé dans lemême sens. Ces étincelles d'extra-couranl
sont plus vives, plus durables et plus nuisibles à mesure que le courant in-
terrompu parcourt un plus long circuit, et comme celui-ci se développe
nécessairement avec les dimensions de l'appareil, il arrive qu'en cherchant
à les accroître on finit par perdre d'un côté ce que l'on gagne cte l'autre.

Tel est en réalité l'obstacle qui, malgré l'adjonction du condensateur de
M. Fizeau, est venu s'opposer à ce qu'on donnât une plus grande extension
au phénomène révélé par l'admirable découverte de M. Faraday.

Cependant, en assimilant les appareils d'induction aux autres sources
connues d'électricité dynamique qui toutes sont susceptibles d'être réunies
en série et de donner des effets de tension proportionnels au nombre des
éléments électromoteurs, j'arrivai à conclure qu'il en serait de même entre
plusieurs machines inductives, pourvu qu'elles fussent assujetties à fonc-
tionner d'une manière concordante.

Si, en effet, cette condition était réalisée, chaque machine ayant ses
organes propres, tous les courants inducteurs se distribueraient isolément,
et les étincelles d'extra-courant, éclatant par hypothèse au même instant,
auraient toutes ensemble même durée que si chaque machine fonctionnait
seule; l'influence inductive s'exercerait donc simultanément dans tous les
appareils sans qu'il y eût réaction croissante et nuisible provenant de l'en-
semble des extra-courants.

Toute la difficulté se trouve ainsi ramenée à établir entre plusieurs ma-
chines une solidarité qui maintienne entre les phases des courants induc-
teurs une concordance parfaite. Quand on opère avec deux machines, ce
résultat s'obtient d'une manière assez simple en alimentant les deux cou-
rants inducteurs par une même pile, et en faisant communiquer métalli-
quement les interrupteurs électro-magnétiques.

Pour fixer les idées, je suppose que le courant fourni par le pôle positif
de la pile pénètre en se bifurquant dans les bobines inductrices; au sortir

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— 347 —

de celles-ci, les deux rameaux rencontrent les interrupteurs, traversent les
points de rupture et se réunissent au delà pour rentrer dans la pile par le
pôle négatif. Dans ces circonstances, les deux machines marchent à la fois,
mais d'une manière indépendante et sans augmentation notable du résultat
flnal. Si alors on établit une communication entre les deux courants partiels
par un fil métallique inséré de part et d'autre en quelque point du fil in-
ducteur situé entre la bobine et la pièce vibrante, Taccord s'établit et le
système fonctionne avec la puissance d'une machine double.

Cet accord résulte évidemment de ce que celui des deux marteaux in-
terrupteurs qui, par une cause quelconque, tendrait à prendre l'avance,
détermine par son jeu les mêmes périodes d'aimantation dans les deux ma-
chines, et que, par suite, il oblige l'autre marteau à le suivre d'assez près
pour que leurs mouvements simulent un synchronisme parfait, et qu'il y
ait partage de l'étincelle entre les deux points de rupture.

On reconnaît qu'effectivement les tensions ont gagné, car les étincelles
du courant induit sont bruyantes, sinueuses et longues de 16 à 18 milli-
mètres.

Si Ton voulait étendre à plusieurs appareils Texpérience qui m'a réussi
pour deux, il y aurait encore à compter avec certaine difficulté. D*abord
le synchronisme ne pourrait pas s'établir d'une manière aussi simple, et de
plus l'isolement des deux bobines formées par l'enroulement du fil indue
teur et du fil induit deviendrait insuffisant. Déjà, en opérant avec deux
machines, il est nécessaire, pour éviter les pertes, d'établir les communi-^
cations de telle sorte que les tensions positives et négatives s'accumulent
aux extrémités externes et libres des deux fils induits, tandis que les extré-
mités internes réunies persistent à l'état naturel.

Si l'habile constructeur de qui l'on tient le bel appareil généralement
désigné sous son nom, croit pouvoir réaliser un isolement plus parfait, on
arrivera sans doute à reculer de plus en plus la limite qui paraissait s'op-
poser à l'extension progressive des phénomènes d'induction.

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— 348 —

MACHINES D'INDUCTION MULTIPLES;

INTERRUPTEUR A MERCURE ^

(Société philomatliique, 19 avril 185G.)

M. L. Foucault a annoncé» dans celle séance, à la Société, qu'en pour-
suivant ses recherches sur les machines d'induction multiples, il a reconnu
qu'il est avantageux de substituer A l'interrupteur ordinaire une lame
vibrante en métal plongeant d'une manière intermittente par son exlrémilé
libre, dans un godet de mercure recouvert d'une couche d'alcool ou d'es-
prit de bois*. Ce nouvel interrupteur fournit, toutes choses égales d'ailleurs,
des effets comparativement plus intenses; il fonctionne indéfiniment sans
altération, et les effets vont croissant proportionnellement avec le nonabre
des machines réunies. Quatre machines, convenablement isolées et munies
d'un interrupteur à mercure, donnent un jet continu d'étincelles à la dis-
tance de 0'",030 à 0'",OftO.

Quand on éclaire par l'étincelle d'induction la lame vibrante de Tin-
terrupteur, celle-ci apparaît comme si elle était fixe; mais la position
qu'elle semble affecter, bien différente de celle qui correspond à la rupture
du courant inducteur, dénote qu'il s'écoule un intervalle de temps per-
ceptible entre la rupture du courant inducteur et la décharge du courant
induit.

4. Voir Procès-verbaux de la Soc, phiL, 4856, p. 34.

5. Voir plus loin la description délaillée de Tinterrupteur.

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— 3i9 —

MACHINES D'INDUCTION MULTIPLES^

(Société phi]omathi(Iu^ U mai 1856.)

M. Léon Foucault raconte à la Société la suite de ses recherches sur
les appareils d'induction réunis et fonctionnant avec l'interrupteur à mer-
cure. A l'air libre, quatre machines de dimensions ordinaires, alimentées
par des couples de Bunsen grand modèle, donnent l'étincelle h la distance
de O^^O?. L'adjonction d'un condensateur en forme de jarre, dont les arma-
tures agissent dans une étendue superficielle de 0",30 sur 0™,50, rend l'étin-
celle très-vive et très-bruyante et réduit la distance explosive à 0'",018. La
série des décharges qui se succèdent avec rapidité verse dans la pièce où
l'on opère une lumière ambiante dont l'intensité est comparable à celle
d'une lampe ordinaire. Bien qu'une pareille source ne possède pas en ap-
parence un éclat excessif, elle agit sur l'organe de la vue comme la lumière
des charbons de la pile et produit, quand on la regarde directement, une
douloureuse ophthalmie qui se déclare quelques heures après. L'interpo-
sition du verre d'urane prévient cet accident, ce qui semble démontrer
que l'action physiologique est due surtout aux radiations très-ré frangibles
et en partie invisibles qui caractérisent la lumière électrique.

La décharge de quatre appareils traverse aisément un tubedeS mètres
de long dans lequel on fait le vide à la machine pneumatique; une colonne
de lumière se développe alors de l'une à l'autre extrémité et présente dans
toute son étendue les stratifications qui ont été signalées à l'intérieur de
Tœuf électrique.

4. Voir Procès-verbaux de la Soc. phiL, 4836, p. 37.

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NOTE

SUR

L^EMPLOI DES APPAREILS D4NDUCTI0N

INTERRUPTEUR A MERCURE*

(Académie des Sciences, 7 Juillet 1856.)

Dans la plupart des appareils d'induction, le courant inducteur est
rendu intermittent par le jeu d'un interrupteur qui exerce périodiquement
un contact entre les extrémités des réophores. Parmi tous les métaux qui
ont été mis en usage jusqu'ici pour garnir ces points de contact, le platine
est celui qui a le mieux réussi; l'élévation de son point de fusion et son
peu de tendance à l'oxydation le désignaient d'ailleurs, préférableraent aux
métaux usuels, comme devant résister plus longtemps à l'action corrosive
de Tétincelle qui éclate à chaque interruption. ToutefoiSi quand Tappareil
fonctionne durant un certain temps, le platine lui-même finit par être
attaqué, les surfaces de contact se déforment, se creusent ou s'accroissent
aux dépens l'une de l'autre, la texture du métal s'altère et l'interrupteur*
finit par cesser de fonctionner. Ce fâcheux résultat se déclare plus vite à
mesure que l'on opère avec un courant plus fort, et quand celui-ci acquiert
une intensité qui dépasse une certaine limite, les pièces de Tinterrupteui'
se soudent au premier contact et refusent tout service.

4. Voir C. R, de VAc. des Se, t. XLIir, p. 44; Cosmos, t. IX, p. 73.

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— 351 —

Comme je recherchais les moyens d'accroître les phénomènes d'indue-
lion, j'ai rencontré dans cette imperfection des contacts solides une diffi-
culté qui semblait assez grave, et j'ai songé, commejbien d'autres sans doute,
à recourir au mercure.

Dès les premiers essais, j'ai reconnu qu'il serait impraticable de dis-
tribuer d'une manière suivie un courant intense avec le mercure nu; par
ce moyen l'interruption n'est jamais assez subite, la surface du métal
s'oxyde en peu d'instants, et elle émet d'abondantes vapeurs qui ne man-
queraient pas à la longue d'exercer leur action délétère* J'ai été ainsi con-
duit à recouvrir le mercure d'une couche d'eau distillée, ou mieux encore
d'une couche d'alcool, ce qui remédie en même temps aux divers inconvé-
nients que présentait l'emploi du mercure tout seul. En effet, l'interruption
du courant se produit sous l'alcool avec un bruit sec qui dénote un arrêt
brusque, elle donne lieu par suite à une forte étincelle d'induction ; l'alcool
se trouble en peu d'instants, mais il ne cesse pas de condenser d'une ma-
nière efficace les vapeurs émises au point de rupture, en même temps qu'il
préserve de l'oxydation la surface du mercure. L'appareil continue donc de
fonctionner avec régularité, aussi longtemps que la pile est capable d'ali-
menter le courant inducteur.

Considéré au point de vue mécanique, l'emploi du mercure apporte
dans la constitution de l'interrupteur une modification heureuse. La pièce
oscillante qu'on désignait du nom de marteau, n'étant plus limitée dans
ses excursions par l'obstacle rigide qu'elle rencontrait sur son enclume, a
pu être remplacée par une lame élastique qui vibre par son propre ressort
sous l'influence d'un électro-aimant; cette lame, recourbée et terminée h
son extrémité libre par une pointe en platine, vient fermer une soixantaine
de fois par seconde le circuit du courant inducteur, en pénétrant plus ou
moins dans le mercure. Le contact qui s'établit alors, malgré sa courte
durée, n'en est pas moins parfait, il n'offre par lui-même qu'une résistance
négligeable par rapport à celles qui sont disséminées dans l'étendue du
même circuit; et comme l'organe élastique vibre en toute liberté, ces con-
tacts se succèdent à des époques régulièrement distribuées dans le temps,
ainsi qu'on eh juge par la persistance du son rendu qui décèle un appareil

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j

— 352 --

en action. La série d'éliDcelles qui édaieni aux extrémilés du Gl induit par-
ticipe au même caractère, et dans le bruit crépitant qu'elle fait entendre,
l'oreille retrouve une tonalité distincte "et conforme à celle de la lame
vibrante*

En même temps qu'il régularise le départ des étincelles d'inductiofl,
le nouvel interrupteur, appliqué aux machines actuellement en usage, est
propre i\ en augmenter jusqu'à un certain point la puissance. Généralement
il agit de manière à rendre les effets proportionnels aux intensités du cou-
rant distribué ; d'où il suit que c'est particulièrement dans l'emploi des
forts courants qu'il prend un avantage marqué sur les interrupteurs à
contacts solides.

11 y a même imprudence, avec une seule machine de dimension ordi-
naire, à vouloir forcer, au delà d'une certaine limite, l'intensité du courant
inducteur, car on arrive infailliblement à faire crever intérieurement la
bobine du fil induit. Mais en réunissant plusieurs machines, la somme des
tensions se trouvant partagée entre les divers éléments de celte espèce
de batterie, ou peut faire agir sur l'ensemble un nombre de couples pro-
portionnel à celui des machines; ce qui accroît, suivant le même rapport,
la distance franchie par l'étincelle entre les deux extrémités de la série
induite.

Ce système do réunion s'applique sans difficulté aux cxccllonies
machines de M. lUihmkorff, pourvu qu'on se borne à les assembler par
paire.

On supprime les marteaux que Ton remplace par des conducteurs à
demeure, on réunit les deux fils conducteurs à la suite l'un de l'autre, et
Ton introduit, dans le circuit, Tinterrupteur accompagné du condensateur
d'extra-courant. Par précaution, chaque machine doit conserver ses con-
ducteurs de décharge écartés à distance normale; elles gardent aussi toutes
deux leurs commutateurs qui servent à diriger chacune des deux portions
du courant, en sens tels que les portions de signes contraires s'accumulent
aux extrémités intérieures des deux fils induits; ceux-ci enfin étant mis en
communication, les bouts extérieurs qui restent libres deviennent les deux
pôles du système et donnent des étincelles à la distance de 0"*,030 à 0*^,035.

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— 353 —

La figure 12 représente l'interrupteur à mercure : c et c' sont les
deux bobines de Télectro-aimant animé par le courant inducteur, R est la
lame vibrante munie d'un fer doux K et d'un appendice recourbé C qui
vient plonger par sa pointe en plaline dans le mercure du godet V, que l'on
achève de remplir avec de l'alcooLSi le courant est supposé s'engager par
le fil 7, il est conduit par ce fil jusqu'au mercure qui, par son contact avec
l'exlrémilé de la lame plongeante, le transmet à Téleclro-aimant ; ce cou-
rant gagne ensuite le reste du circuit par le fil q'. Il est clair que, dans ces
conditions, la lame doit entrer en vibration et fonctionner comme interrup-
teur du courant qui la traverse; pet/>' sont deux fils qui, insérés de part
et d'autre du point d'interruption, se rendent au conducteur d'extra-
courant

Figure 18. «

Quand on veut placer plus de deux machines sous la conduite de l'in-
terrupteur à^mercure, il devient nécessaire d'isoler avec un soin particulier
les appareils surnuméraires. En effet, relativement aux très-fortes tensions
qui se manifestent dans le fil induit au voisinage des extrémités, le fil con-
ducteur qui pénètre dans l'axe des bobines peut être considéré comme un
conducteur inerte, et si ce conducteur approche les bobines induites endos
points plus ou moins distants de celui où les tensions sont nulles, il offre
à la décharge un chemin tout tracé ; il est donc important d'établir dans les
machines surnuméraires un isolement absolu entre le fil inducteur et la
surface interne de l'hélice induite. Cet isolement s'obtient d'une ma^iière

45

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— 354 —

complète en inlroduisant un tube de verre dans l'espace annulaire qui
sépare les deux hélices concentriques. A partir du moment où, par les
soins de M. Ruhmkorff, cette condition a été remplie, quatre machiaes
réunies ont donné les tensions qu'on en pouvait attendre, et le flux des
étincelles s'est élancé à la distance de 0'",07 à 0",08.

Je n'insisterai pas pour le moment sur les effets que l'on peut produire
en mettant en usage un appareil aussi puissant, j'ajouterai seulement que
l'emploi du condensateur d'induction communiquant aux étincelles un pou-
voir éclairant considérable, Tisochronisme qui préside à l'interruption,
achève de réaliser pour l'étude des phénomènes périodiques une source
intermittente de lumière à éclats équidistants et instantanés.

INSTRUCTION

SUR L'EMPLOI DE L'INTERRUPTEUR A MERCURE.

(Sans date.)

- L'interrupteur à mercure remplace avec avantage le marteau distribu-
teur des appareils d'induction en tou tes les circonstances où l'on veut employer
des courants intenses. 11 s'adapte sans difficulté aux machines de M. Rubm-
korff, et il permet de les réunir par paire sans qu'il soit nécessaire d'y
apporter aucun changement.

Supposons d'abord, pour plus de simplicité, qu'on fasse rexpérience
avec une seule machine : on commence par supprimer le marteau que l'on
remplace par un fil à demeure.

Pour compléter le circuit du courant inducteur qui dans l'appareil se
termine par deux boutons d'attache, on met l'un d'eux en contact avec l'un
des pôles d'une pile formée au plus de six couples de Bunsen; on relie
l'autre bout à l'interrupteur par un fil qui va se rendre en A (fig. 13), et en
face, entre le boulon P marqué pile et la pile elle-même, on établit une

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— 355 —

dernière communication. L'interrupteur présente encore deux boutons, A'
et F, marqués condensateur^ pour recevoir les fils destinés à conduire l'extra-
courant au condensateur à taffetas gommé qui doit rester en dehors de la
machine et présenter une grande surface.

Figure 13.

Tout étant disposé de la sorte, on verse du mercure dans le verre D
jusqu'au tiers de sa hauteur et de l'alcool par-dessus presque autant qu'il
peut en tenir. Ce verre repose sur un support qui s'élève ou s'abaisse à
volonté par le moyen du bouton B : on arrive ainsi à mettre la pointe delà
lame du bouton en contact avec le mercure. Alors on ferme le circuit, l'in-
terrupteur entre aussitôt en mouvement et il exécute une suite de vibra-
tions plusou moins étendues. Dans le cas où ces vibrations ne présenteraient
pas l'amplitude convenable, on aurait recours à l'action du large bouton G
qui est destiné à faire varier la distance à laquelle l'électro-aimant agit sur
le fer de la lame vibrante. On voit enfin un bouton marqué C qui, étant
desserré, glisse dans sa coulisse et sert à rendre les vibrations plus ou
moins précipitées. Quand l'appareil est bien réglé, il donne un jet d'étin-
celles à la distance de 0™,015 à 0™,018.

Mais en réunissant deux machines on obtient des effets beaucoup plus
saillants. On commence comme précédemment par supprimer les marteaux
pour les remplacer par' des conducteurs fixes, après quoi on remet enséries

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— 356 —

les fils inducteurs et les fils induits. La réunion des deux fils inducteurs
s*opëre de la manière la plus simple; les deux machines étant placées côte
à côte Tune auprès de l'autre, on fait communiquer ensemble par un fil de
cuivre les deux boutons voisins, après quoi les deux boutons extrêmes sont
reliés comme précédemment l'un à la pile, l'autre à l'interrupteur. Chaque
appareil conserve son commutateur, mais la fonction qu'il faut leur donner
se subordonne à la manière dont il faut réunir les fils induits. Chacun de
ces fils se termine par deux bouts dont l'un émane de la couche superficielle
et l'autre de la couche profonde de la bobine ; ce qui fait en tout quatre
bouts que pour abréger on nomme les bouts externes et les bouts internes.
La condition à remplir pour obtenir des deux machines tout l'effet qu'elles
peuvent donner est de réunir ensemble les deux bouts internes et de placer
les commutateurs de manière à obtenir dans les deux bobines des effets
concordants.

Au reste, il n'y a pas à s'y tromper. Si les commutateurs sont placés
de manière à mettre les machines en opposition, les effets sont nuls
ou presque nuls et alors en intervertissant le courant inducteur dans Tune
quelconque d'entre elles, on rétablit l'accord qui se révèle par l'énergie
des effets produits. Deux appareils de Ruhmkorff réunis comme il vient
d'être dit supportent douze couples de Bunsen grand modèle et donnent
l'étincelle à 0",030 ou O^OSS; l'adjonction d'un condensateur dont les
armatures communiquent respectivement aux extrémités du fil induit,
augmente comme on sait l'éclat des étincelles; avec le concours de deux
machines et de Tinlerrupteur, les effets deviennent tels qu'on ne peut les
considérer longtemps sans s'exposer à ressentir quelques heures après les
atteintes d'une douloureuse ophthalmie. Il est utile, dans ce cas, de protéger
les yeux par l'interposition d'un verre d'urane.

Quatre machines réunies suivant le même système don^nent l'étincelle
à la distance de 0°^,07, mais alors il faut modifier la construction des deux
bobines extrêmes, afin d'établir entre les deux hélices concentriques du fil
inducteur et du fil induit un isolement plus parfait qu'on n'a l'habitude de
le faire pour les machines actuelles.

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— 357 —

A la suite de ces iDdications fournies par L. Foucault à différentes reprises, nous
croyons devoir les compléter en quelques points sur lesquels nous n*ayons trouvé aucun
renseignement qu'il ait laissé.

Après avoir construit l'interrupteur décrit précédemment sous deux formes légère-
ment différentes, L. Foucault adopta une disposition qui est celle qui est maintenant la
plus fréquemment employée et dont la description se trouve dans la plupart des ouvrages
classiques. Nous reproduisons ci-après des descriptions de l'appareil primitif que nous
extrayons du Traité d'électricité de J. Gavarret^ dont l'auteur a fait exécuter les dessins sous
les yeux de L. Foucault :

a U U, U' U', (âg. ilx) sont deux larges planches de bois entre lesquelles est placé le
condensateur d'extra-courant. Pour former ce condensateur, on fait une pile de lames
d'étain rectangulaires, en ayant soin de séparer chaque lame métallique de celle qui la pré-
céder et de celle qui la suitpar une feuille de taffetas gommé. Les lames d'étain de rang pair

Figure 14.

font saillie sur une des petites faces de la pile, et communiquent toutes entre elles; les
lames d'étain de rang impair font saillie sur la lame opposée, et communiquent aussi
toutes entre elles. L'ensemble de ces lames métalliques et de ces feuilles isolantes con-
stitue un condensateur dont une armure est représentée par les lames de rang pair, et
la seconde armure par les lames de rang impair. Ce système est logé entre les planches
de bois U U, U'U'. Aux extrémités de la planche supérieure UU se trouvent deux colon-
nettes de bois G, H, traversées par des flls métalliques destinés à faire communiquer les
armures du condensateur avec deux points du circuit inducteur. A cet effet, l'un de ces
flls communique avec les lames métalliques de rang pair, et l'autre avec les lames de
rang impair.

Les diverses pièces de l'interrupteur sont fixées à une planchette de bois I placée
sur le condensateur. L est une forte lame de cuivre rouge horizontale et solide-
ment fixée à un support de bois X, qui lui-même fait corps avec la planchette I. Cette
lame déborde le support X et se continue par une lame de cuivre rouge R rigide, étroite
et recourbée. Sur la partie de la lame L qui déborde le support X, est soudée une tra-

4.T. II, p. 340.

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— 358 —

verse T de fer doux. A la lame recourbée R sont fixés deux appendices verticaux de pla-
tine P, P', dont le bout inférieur est taillé en pointe.

Au-dessous des pointes de platine P, P', sont placés deux verres v, v; chacun de
ces verres contient du mercure et de l'alcool. Quand la lame LR est en repos, les pointes
de platine plongent dans l'alcool et ne touchent pas le mercure; mais quand la lame LR
est mise en vibration, ces pointes P, P\ à la fin de chaque oscillation descendante, Tien-
nent plonger dans le mercure. Un fil métallique fait communiquer le mercure du
verre v avec le bouton métallique d, qui lui-même communique d'une part avec une
des armures du condensateur à travers la colonnette H, et, d'autre part, au moyen da
fil M', avec l'une des extrémités de la spirale inductrice de la bobine. Un second fil mé-
tallique fait communiquer en h le mercure du verre v'avec le pôle négatif d*un élément
de Bunsen V.

Au-dessus de la traverse de fer doux T est disposé un électro-aimant en fer à cheval.
Les bobines de cet électro-aimant sont formées par l'enroulement d'un seul fil dont
Tun des bouts communique en g avec le pôle positif de l'élément Bunsen V, tandis que
l'autre bout communique, en c, avec la lame de cuivre LR et la pointe de platine P'.

Le commutateur N communique d'une part à une pile de Bunsen par les fils 0 el
0', tandis que, d'autre part, l'un des fils M se rend à la bobine où il se joint à la se-
conde extrémité de la spirale inductrice et l'autre fil Z communique en b, avec la lame
de cuivre LR et la poicte de platine P.

Le fil métallique qui traverse la colonnette de bois G vient se fixer en a et établit la
communication d'une des armures du condensateur avec la lame de cuivre LR el a
pointe de platine P. L'interrupteur est donc, comme à l'ordinaire, placé entre les deux
armures du condensateur qui, d'ailleurs, communiquent à travers la spirale inductrice,
le commutateur N et la pile elle-même.

Dans ce système, il y a deux circuits voltaîques distincts : le premier comprend le
couple V et l'éleclro-aimant de l'interrupteur. Ce circuit est fermé dans le verre v', au
moyen de la lame métallique LP', toutes les fois que la pointe P' est en contact avec la
couche de mercure placée au fond de ce verre. Le courant du couple V a une action
toute locale; il sert uniquement à faire marcher l'interrupteur et à rendre son jeu indé-
pendant du courant de la pile qui doit traverser la spirale inductrice de la bobine.

Le second circuit, ou celui de la pile, comprend la pile elle-même, le commutateur
et l'appareil d'induction. Ce circuit est fermé dans le verre v au moyen de la lame mé-
tallique LP toutes les fois que la pointe P plonge dans la couche de mercure placée au
fond de ce verre. »

Nous n'insisterons pas sur le fonctionnement de cet appareil dont il est très-
facile de se rendre compte.

Nous donnons, d'après le même auteur \ la description détaillée du mode de com-
munication établie entre quatre bobines de Ruhmkorff disposées en séries lors d'expé-
riences qui furent faites dans Tamphithéâtre de la Faculté de médecine de Paris et qui
donnèrent des résultats remarquables comme intensité des eff^ets obtenus :

a Chacune des machines est dépouillée de son interrupteur, de son condensateur et

4. Loc. cit., t. II, p. 344.

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— 359 —

de son commutateur : elles fonctionnent toutes à la foissousTinflueiice d'un môme inter-
rupteur à mercure II (flg. 15), du même condensateur U U et du même commutateur N ;
retendue de la surface du condensateur commun, annexé aux circuits inducteurs, doit
éti-e réglé sur rintensilé du courantinducteur transmise travers l'ensemble des appareils.

Les flls de la pile 0 et 0' aboutissent au commutateur N ; un couple de Bunsen Y
fournit le courant local qui fait marcher l'interrupteur et dont la marche est indiquée
par des flèches empennées.

Les quatre machines composent deux groupes de deux appareils symétriquement
disposés. Des systèmes de communication distincts sont établis entre les extrémités des

Figure 15.

bobines inductrices et les extrémités des bobines induites. Les spirales inductrices sont
reliées par deux systèmes d'arcs métalliques; l'un de ces systèmes est pour les courants
qui pénètrent dans des spirales, et Tautre pour les courants qui sortent. La marche des
courants qui pénètrent est indiquée par des flèches pleines, la marche des courants qui
sortent est indiquée par des flèches ponctuées.

On voit à la simple inspection de la figure que le courant arrivant en A se partage
en quatre courants inducteurs distincts et de même intensité, un pour chaque spirale
inductrice. Les spirales inductrices des appareils 1 et 3 sont toutes deux traversées dans
le même sens de D en F; les spirales inductrices des appareils 2 et ft sont au contraire
toutes deux traversées de F en D. On se rend facilement compte dès lors que les quatre
spirales induites sont des électro-moteurs distincts, disposés dans un ordre tel que les
deux extrémités homologues de deux spirales contiguès représentent des pôles désignes
contraires. Si donc on réunit par des communications métalliques les colonnes G, G
des appareils 1 et 2, les colonnes B, B des appareils 2 et 3 et les colonnes G, G des appa-^

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— 360 —

reils 3 et A, l'ensemble des quatre machines représente une véritable pile dHnduction et
les pôles de cette combinaison sont les colonnes B, fi de Pappareil 1 et de l'appareil h.

Dans cette pile de machine d'induction, la somme des tensions se trouve partagée
entre les divers éléments électro-moteurs, et dans chacun des appareils associés; la dif-
férence des tensions des extrémités de la bobine induite conserve les valeurs qu'elle
aurait atteinte, si cet appareil avait fonctionné seul sous l'influence du courant panUl
qui traverse sa spirale inductrice. Il en résulte que sans s'exposer à crever les bobines
induites, on peut soumettre; cette combinaison à Faction d'un nombre de couples pro-
portionnel à celui des machines dont elle se compose. La diflérence des tensions des
extrémités de la série induite, et la longueur des étincelles qui éclatent entre ses pôles,
augmentent nécessairement dans le même rapport.

Avec la série de quatre appareils représentés dans la figure 15, H. L. Foucault em-
ploie habituellement une pile de trente à quarante couples de Bunsen de dimensions
ordinaires. Les étincelles échangées à l'air libre par les extrémités de l'excitateur Y ont
de 0",08à 0"',10 de longueur; ces étincelles sont volumineuses, trës-éclatantes, et se
succèdent avec une telle rapidité, que les branches de l'excitateur paraissent réunies par
un trait de feu continu. »

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\

INTERRUPTEUR A DOUBLE EFFET

POUR LES APPAREILS D'INDUCTION*

(Société philomatbique, 8 août 1857.)

J*ai fait connallre à la Société un interrupteur à mercure et à lame
vibrante qui permet d'augmenter considérablement les effets des appareils
d'induction. Ces sortes de machines qui, à l'époque où j'ai commencé mes
recherches, ne donnaient l'étincelle qu'à la distance de 12 à 15 milli-
mètres, ont pu être réunies, et ont donné entre mes mains un jet continu
d'étincelles de 8 centimètres de longueur; depuis lors, les constructeurs
d'appareils ont senti la nécessité de réaliser un isolement plus parfait, et
aujourd'hui ils obtiennent, en distribuant le courant inducteur au moyen
de l'interrupteur à mercure, des effets de plys en plus développés. Les étin-
celles acquièrent jusqu'à 20 centimètres de long, et la tension est telle
qu'on perfore le verre jusqu'à une épaisseur de 8 à 10 millimètres en diri-
geant la décharge sur une lame de glace placée entre les deux pôles.

Voyant que l'interrupteur à mercure atteint réellement son but, j'ai
cru devoir y apporter un perfectionnement qui permet d'en tirer encore
un meilleur parti.

Lorsque l'interrupteur à mercure fonctionne, l'interruption du courant
inducteur a lieu par le fait de l'én^ersion de la pièce vibrante hors du
mercure employé à former le circuit, et comme l'émersion dure à peu

4. Voir ProcèS'Verbatuc de la Soc. phU,y 4857, p. 406,

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— 362 —

près autant que llmmersion, il en résulte que la plie chargée de fournir le
courant inducteur demeure inactive la moitié du temps. J*ai donc cherché
à utiliser ce temps perdu et j'y ai réussi, en faisant de Tinterrupteur un
instrument à double effet.

Dans la nouvelle disposition, la lame vibrante est disposée de manière
à opérer alternativement la distribution par l'une et l'autre extrémité ; elle
est donc terminée par deux crochets qui plongent de part et d'autre dans
les godets à mercure ; cette lame vibrante est horizontalement suspendue
par une lame élastique qui lui permet d'osciller de part et d'autre de sa
position d'équilibre, à peu près comme un fléau de balance; chacun des
bras porte un barreau de fer doux placé en regard d'un électro-aimant
destiné à perpétuer le mouvement vibratoire. Par cette disposition, les
deux branches de l'interrupteur fonctionnent alternativement pour distri-
buer le même courant et, tous les organes étant répétés eu double, l'appa-
reil présente une symétrie parfaite. Pour mettre l'appareil en activité, il
faut verser du mercure dans les deux godets jusqu'à ce que la surface
libre du liquide approche de très-près l'une et l'autre pointe de distribution.
On verse ensuite de l'alcool par-dessus. Les communications étant établies,
il suffît de presser sur la pièce vibrante pour la faire plonger dans Tun
des godets et pour établir un mouvement vibratoire qui se perpétue de
lui-même.

En tenant compte de la description qui vient d'être indiquée, on com-
prend aisément que chacune des branches de l'interrupteur à double effet
agit au service du même courant comme agit la branche unique d'un inter-
rupteur simple ; mais comme elles fonctionnent alternativement, elles sup-
priment le temps perdu et elles n'interrompent le courant inducteur que
pendant la durée du temps strictement nécessaire à la manifestation des
phénomènes d'induction. Aussi l'interrupteur à double effet donne-t-il dans
l'unité de temps un nombre d'étincelles double de celui que fournit Tinter-
rupteur simple, sans qu'il en résulte un affaiblissement sensible dans l'in-
tensité de chaque décharge, considérée isolément. Il en résulte donc que
les effets sont sensiblement doubles, ce qui justifie la dénomination que
je propose d'affecter un nouvel interrupteur.

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— 363 —

INSTRUCTION

SUR L'INTERRUPTEUR DOUBLE A MERCURE.

(Sans date.)

L'înterrupleur double à mercure est mis en mouvement par un courant
distinct et formé par un élément de pile dont les pôles viennent se ratta-
cher aux deux boutons de contact P. F. Restent alors quatre autres boutons,
deux désignés par P et C et deux'autres par P' et G. L'un des pôle s de la

S]

e

s'

4

Zj

^

'[S

r^T'^

Figure 16.

pile inductrice étant donc relié à l'un des boutons P ou G, l'un des boutons
P^ ou C est mis en communication avec le (il inducteur de la bobine dont
Taulre extrémité correspond à l'autre pôle de la pile, et les deux boutons
disponibles sont mis en communication avec un condensateur Fizeau.

Il y a aussi à considérer quatre godets à mercure D, E, D', E' : les deux
plus petits sont destinés au courant moteur et les deux autres au courant
inducteur; tous doivent contenir du mercure jusqu'à un niveau voisin de
leurs pointes respectives en platine ; le réglage s'opère au moyen de petits
supports à vis. Dans les deux godets extérieurs destinés au courant induc-
teur, il est bon d'épaissir le mercure par l'addition d'une certaine quantité

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^ 364 —

d*am[ilg<iine pftteux d'argent*; par ce moyen on diminue la mobilité du
liquide métallique et le réglage en devient plus facile.

Pour être sûr d'avoir bien obtenu le double effet, il convient d'abaisser
d'abord l'un des godets à mercure du courant inducteur, afin de laisser
l'autre fonctionner tout seul, et quand on a constaté l'effet produit par l'ap-
pareil agissant ainsi comme interrupteur simple, on met le second godei

Figure 17.

en prise en élevant le support sur lequel il repose, et l'on voit tout à
coup l'effet doubler. Si les niveaux du mercure étaient trop élevés dans les
deux verres, il n'y aurait plus interruption et les effets cesseraient complè-
tement. On apprend par t&tonnement à régler les niveaux de manière à
obtenir le maximum d'effet. En tout cas, il faut que le mercure soit
recouvert d'une forte épaisseur d'alcool ordinaire. L'aiguille fendue qui
s'élève verticalement porte une masse courante M, dont la position variable
permet de modifier, entre certaines limites, la vitesse du mouvement de
vibration.

4. L'emploi de l'amalgame d'argent au lieu de mercure a été indiqué par L. Foucault à la Société
philomathique, h 1 novembre 4857. Voir Pr.-verb, de la Soc. phiL, 4857, p. 433.

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— 365 —

Le dessin reproduit dans In note précédente est copié d'après un dessin inédit de
L. Foucault portant pour titre : Interrupteur à vibrations variable», ei daté d*août 1861. La
durée des Tibrations dépend non-seulement de la position de la masse M, mais aussi du
rapprochement plus ou moins grand des pièces H et K qui pincent le ressort servant de
support à la partie mobile ; la distance de ces pièces peut yarier sous l'action de la
vis à deux filets V V qui les traverse et que l'on fait mouvoir à l'aide du bouton U.

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APPAREILS D'INDUCTION

SONS PRODUITS DANS LES CONDENSATEURS D'BXTRA-COURANT»

(Société philomathiqae, 8 novembre 1856.)

Pour tirer le meilleur parti possible de Finterrupteur à mercure appli-
qué aux machines d*induction multiples, j*ai été conduit à augmenter
considérablement la surface du condensateur destiné à recevoir et à réfléchir
Textra-courant sur lui-même; peu à peu j'en suis venu à employer comme
armature une série de lames d'étain dont la surface totale est de 6 mètres
carrés. A mesure qu'on développe ainsi les surfaces de condensation, on
favorise la production d'un bruit qui n'avait pas encore été signalé et qui est
pourtant susceptible d'acquérir une intensité extraordinaire. Chaque fois
que l'extra-courant se décharge dans le condensateur, il fait nattre un brait
de choc dont l'intensité croit avec l'étendue superficielle des armatures;
comme d'ailleurs l'interrupteur à mercure exécute des vibrations iso-
chrones, il en résulte que la succession des bruits dans le condensateur forme
un son d'une force et d'une gravité remarquables. Si l'on transporte le
condensateur dans une pièce éloignée de celle où fonctionne l'interrupteur,
on peut étudier isolément le son qu'il est susceptible de rendre, et qui
éclate aussitôt qu'on établit la communication avec le 01 d'extra-*courant.

4. Voir Procès-verbaux de la Soc. phiL, 4856, p. 57.

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SUR UN MOYEN

DE

PRÉVENIR LES ÉTINCELLES D'EXTRA-COURANT

DANS LES MOTEURS ÉLECTRIQUES*
(Société philomatbique, 23 mars 1861.)

Le dernier numéro de la Bibliothèque de Genève*, contient une intéres-
sante dissertation de M. de la Rive sur les machines mises en mouvement
par réiectricité dynamique. Dans cette note, M. de la Rive passe en revue
les différentes causes qui ont empêché ces appareils de fonctionner sérieu-
sement comme moteurs, et il considère avec raison Tétineelle qui éclate
dans les organes de distribution comme un des obstacles les plus difficiles
à surmonter. Cependant, ce savant physicien fait connaître une disposition
qui a été imaginée par M. Froment et qui aurait pour effet de réduire con-
sidérablement la vivacité des étincelles.

Le procédé consiste & diviser constamment le courant moteur entre
plusieurs électro-aimants et à renouveler progressivement cette série active
de manière que la fraction de courant détournée d'un électro-aimant, soit
au même instant dirigée dans une autre. Par cette disposition, il arrive que
le courant n*est jamais interrompu, ce qui empêche que Tare voltaïque

4. Voir Procès-verbaux de la Soc. phil., 4864, p. 44.
%. Bibliolhêgue tmiverseUe de Genève, 4864, t. X, p. 454.

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— 368 —

propre de la pile ne vienne renforcer rëtincelle aux points de rupture des
courants partiels. Mais cette disposition laisse subsister, sans y porter
remède, la portion d*étincelle qui est due à Textra-courant des électro-
aimants et qi^i me parait encore former la plus grosse part. Le vrai moyen
de supprimer cette dernière cause d'étincelles consiste à fermer rélectro-
aimant sur lui-même au moment précis où on l'isole de la pile; la même
pièce qui interrompt la communication peut servir & former le pont entre
les deux fils adducteurs pour fermer le circuit de l'électro-aimant. Lorsque
l'extra-courant se déclare, il trouve à circuler librement dans un circuit
métallique non interrompu, et le seul effet qu'il puisse alors produire est
d'imprimer à l'aimantation une plus longue durée qu'on utilise aisément
dans les machines en donnant de l'avance à la distribution.

Je n'ai pas eu la satisfaction de constater l'expérience de ce nouvel
arrangement sur une machine complète, mais j'en ai fait l'expérience sur
un interrupteur à lames vibrantes, qui est bien en réalité une sorte de
moteur. En supprimant ou en rétablissant une communication placée sur
le trajet de l'extra-courant, on pouvait mettre en évidence l'influence de
la nouvelle disposition et on constatait que la suppression de l'étincelle au
point d'interruption avait aussitôt pour résultat de doubler les excursions
de la lame vibrante. Je suis donc porté & croire que par un simple chan-
gement apporté dans le système des communications, on améliorerait sensi-
blement la plupart de nos moteurs électriques. Je pense également que
dans l'horlogerie [électrique, où il importe d'assurer la conservation d'or-
ganes délicats, ce genre de distribution qui supprime l'étincelle pourrait
être appliquée avec avantage.

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EXPÉRIENCE RELATIVE

AUX

EFFETS DES ACTIONS SECONDAIRES DANS LES PILES

(Sans date.)

Parmi les diverses recherches auxquelles se livra L. Foucault sur réleclricité et dont
nous n'avons pu retrouver aucune trace dans les mémoires qu'il a publiés ou dans les
noies manuscrites qu'il a laissées, nous croyons devoir indiquer d'une manière spéciale
la disposition particulière suivante qu'il a imaginée pour expliquer les diverses phases qui
peuvent se présenter dans le fonctionnement des piles; cette disposition nous a été
signalée par M. J. Gavarret, professeur à la Faculté de médecine, qui la tenait de L. Fou-
cault et qui la présente chaque année dans son cours. Nous la décrivons sous sa forme
primitive.

Dans un verre à expérience de grandes dimensions A, on verse une dissolution
saturée de sulfate de soude (flg. 18); une lame de zinc D est placée horizontalement vers
la partie supérieure du liquide et fixée sur le bord du verre par une pince E à laquelle
aboutit un fil conducteur. D'autre part, un tube en verre recourbé et élargi à sa partie
inférieure en foime de pipe B, contient du mercure dans lequel pénètre un fil de
platine qui arrive à travers le tube.

Au commencement de l'expérience, les flis conducteurs sont fixés aux bornes d'un
galvanomètre dont le mouvement de Taiguilie indique l'existence d'un courant. On
conçoit, en effet, que le zinc est attaqué et donne naissance à du sulfate de zinc en
même temps que du sodium se porte sur le mercure qui joue le rôle de pôle positif de
la pile. Mais bientôt l'intensité du courant s'affaiblit et s'annule, ce que démontre le
retour au zéro de Taiguille du galvanomètre ; c'est qu'à ce moment l'amalgame de sodium
agit sur le sulfate de zinc formé avec la même énergie que le zinc sur le sulfate de
soude non encore décomposé. Il suffit d'agiter avec une baguette de verre l'amalgame
formé et, par suite, de diminuer la richesse superficielle pour voir le courant se mani-

47

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— 370 —

lester de uouveau; mais raction s'épuise, cl, comme il est facile de le concevoir, plus
rapidement que la première fois. On peut ainsi renouveler à plusieui's reprises ractioa
chimique, jusqu'à ce que l'amalgame ait dans toute sa masse une composition telle
qu'il équilibre Faction du zinc.

On peut, d'ailleurs, poursuivre l'expérience ainsi qu'il suit : on supprime les com-
munications avec le galvanomètre et l'on réunit les fils conducteurs avec les pôles d'une
pile, le pôle négatif de la pile étant relié au mercure de l'élément que l'on étudie.
Le courant qui passe alors (et Faction peut être fort courte) produit Téleclrolyse du sul-

^j^Tîf^T

l'ig. 18.

ftUe de soude et accumule du sodium au pôle négatif, c'est-à-dire dans le mercure:
Pamalgame s'enrichit donc encore en sodium. Si l'on vient à cesser Taclion de ce cou-
rant accessoire et à rétablir les communications avec le galvanomètre, on est averti
aussitôt par les déviations de l'aiguille de Texistence d'un courant; ce courant est
en sens contraire de celui que Ton avait observé tout d'abord, l'amalgame riche de
sodium étant le pôle négatif et le zinc le pôle positif; mais l'amalgame s^épuisejà la sur-
face et le courant s'affaiblit, puis s'éteint; on peut, dans une certaine mesure^ le faire
reparatlre, en agitant la masse. Enfin après un certain temps, toute action est terminée :
l'amalgame de sodium est de nouveau amené à un état tel qu'il fait équilibre au ziDC)
au point de vue chimique.

Cette expérience constitue, on le voit* un procédé très-élégant pour melti'e en éti-
dence l'importance des actions secondaires diverses qui se passent dans les piles à un
liquide et dont l'effet est de diminuer et d'annuler le courant qui s'est manifesté tout
d'abord, souvent d'une manière énergique;

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MÉCANIQUE

SUR
UNE HORLOGE A PENDULE CONIQUE'

(Académie des Sciences, 26 Juillet 1847.)

La machine que j'ai l'honneur de présenter à l'Académie répond à la
nécessité de produire au service des sciences astronomique et physique
une espèce particulière de mouvement, un mouvement uniforme^ continu et
mesuré.

Les montres, les pendules et les horloges qui nous étonnent par la régu-
larité de leur marche remplissent parfaitement le butauquelonles destine;
mais le mouvement qu'elles communiquent aux aiguilles est bien loin de
présenter une véritable continuité. Ces aiguilles, et généralement tous les
mobiles qui entrent dans la composition des instruments destinés à la me-
sure du temps, sont alternativement en repos et en mouvement; et, si l'on
a l'habitude de citer la marche des aiguilles d'une montre comme exemple
d'un mouvement uniforme, il faut bien remarquer que cette uniformité ne
s'applique qu'à la vitesse moyenne du rouage, et qu'elle disparaît aussitôt
que l'on considère les mouvements qu'il exécute dans des instants consé-
cutifs et très-courts.

^.C.R. deVAc. des Se, t. XXV, p. 454.

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On est loin de considérer oomme une imperreclion ce caractère dio-
termittence qui règne dans les mouvements propres aux appareils dliorlo-
gerie, car dans les conditions ordinaires de la vie, il importe peu de con-
naître Theure à moins d*une seconde ou d'une demi-seconde près; et dans
les occasions où il est nécessaire de mesurer le temps avec exactitude, le
rhythme régulier suivant lequel les mouvements se succèdent est d'un
grand secours pour subdiviser mentalement l'inlervalle de temps connu
qui les sépare. Ainsi Ton voit que, loin de considérer comme nuisibles les
changements périodiques de vitesse qui affectent tous les rouages d'un
chronomètre, on doit en apprécier l'importance et l'opportunité.

Mais il est des circonstances où, laissant de côté l'application de
l'horlogerie à la mesure du temps, on s'attache à imiter, aussi parfaitement
que possible, le mouvement de révolution de la voûte du ciel. Là, plus
d'intermittence; on observe, au contraire, une continuité, une régularité
absolues.

Veut-on, par exemple, diriger le miroir d'un héliostat de manière à
fixer un faisceau de lumière solaire, il faudra imprimer à la normale de ce
miroir un mouvement, sinon uniforme comme celui du soleil, du moins
assez continu pour que le faisceau réfléchi conserve de la stabilité.

Mais on éprouve bien plus impérieusement le besoin d'engendrer, avec
une grande perfection, un mouvement de cette espèce, lorsqu'on se propose
de retenir un astre dans le champ très-étroit d'une puissante lunette. H
faut alo--3 que le mouvement soit très-régulièrement communiqué à Tin-
^^rument, carson pouvoir amplifiant exagéreraitles plus petites divergences
qui pourraient survenir entre la direction de son axe optique et celle du
point considéré dans le ciel.

On a déjà construit, sous le nom de machines parallaclùfiies^ plusieurs
appareils destinés à diriger spontanément des lunettes vers les astres em-
portés par le mouvement apparent du ciel. Pour communiquer à ces ma-
chines le mouvement convenable, on n'a pas cru pouvoir mieux faire que
de recourir à une horloge construite d'après les principes ordinaires, à une
horloge à échappement, et qui, par conséquent, fournissait un mouve-
ment régulier, mais intermittent; et, comme il était important en conser-

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— 373 —

vaut la régularité, de détruire rinlermiltence au lieu de faire agir direc-
tement l'horloge sur la lunette, on s'est vu forcé d'interposer un rouage à
ressort spiral et à volant, destiné à effacer plus ou moins complètement les
saccades de l'horloge, et à transformer en un mouvement continu le résultat
brut d'une série d'impulsions équidistanteset égales.

C'est sur ce principe qu'a été construit l'équatorial de l'Observatoire de
Paris. Bien que cette belle machine, sortie des mains de Gambey, ait fonc-
tionné d une manière satisfaisante, on ne la considère plus aujourd'hui
comme représentant la solution définitive de la question. On lui reproche
une certaine complication, et au moment d'entreprendre pour l'Observa-
toire la construction d'une nouvelle machine parallac tique de bien plus
grandes dimensions, on hésite sur la nature du moteur qu'il convient de
lui appliquer.

Dans ces circonstances, j'ai cru que le moment était favorable pour
entreprendre et réaliser la construction de la nouvelle machine qui figure
en ce moment sur le bureau de l'Académie.

C'est, comme Ton voit, un modèle d'horloge qui donne immédiate-
ment le mouvement uniforme, mesuré et continu; un mouvement, en un
mot, directement applicable à la conduite d'une machine parallactique.

Ce résultat a été obtenu en substituant au pendule ordinaire le pendule
conique; par là on arrive à supprimer l'échappement, qui, ayant pour effet
de mettre périodiquement et momentanément le rouage en communication
avec le pendule, engendre de toute nécessité les pulsations dont il vient
il'êli'e fait mention. L'échappement supprimé, si l'on remplace le pendule
ordinaire par le pendule conique, celui-ci peut être maintenu constam-
ment en relation avec le rouage qui défile d'une manière continue, ainsi
qu'on en peut juger par la marche de l'aiguille de seconde, fixée directe-
ment sur l'un des axes de la machine.

L'idée du pendule conique est déjà fort ancienne; elle remonte à
Huyghens, qui V appelait pendule circulaire ou à pirouette; mais cette idée n'a
jamais été, que je sache, l'objet d'aucune application sérieuse et durable.
L'oubli dans lequel ce pendule est resté doit être attribué à plusieurs
causes.

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— 37/i —

En premier lieu, le pendule ordinaire appliqué à la mesure du temps
atleintsi bien et si simplement son but, qu*il élait à peu près inulile de
chercher mieux.

En second lieu, la suspension du pendule conique paraissait présenter
quelque difficulté.

En troisième lieu, il semblait assez difficile aussi de réaliser d'une
manière pratique le mécanisme qui dût jouer à l'égard du pendule conique
le rôle que joue l'échappement à l'égard du pendule ordinaire. En effet,
l'échappement est chargé d'une fonction très-délicate, celle de transmettre
du rouage au pendule la petite quantité de force nécessaire à l'entretien de
son mouvement, sans influer sur la durée des oscillations et sans limiter
leur amplitude.

Ajoutons qu'il se présente pour le pendule conique une difficulté de
plus, celle de lui conserver un mouvement parfaitement circulaire.

Par quelques observations préliminaires, j'ai rappelé que l'horlogerie
est, en effet, destinée à rendre service à l'astronomie autrement qu'en lui
fournissant des instruments pour la mesure du temps. 11 me reste à faire
connaître le mode de suspension que j'ai adopté pour le pendule conique
et à décrire le mécanisme chargé de transmettre le mouvement du rouage
au pendule et de lui imprimer une tendance continuelle vers la marche

. -s» *

circulaire.

Pour qu'un pendule puisse engendrer par son mouvement une surface
conique, il faut et il suffit qu'il puisse osciller autour d'un point dans deux
plans rectangulaires.

La suspension de Cardan semble satisfaire à ces conditions, surtout
lorsqu'on la compose avec «des couteaux ; mais alors sa construction se com-
plique, et des difficultés s'élèvent si on veut la réaliser avec précision. J'ai
préféré recourir à un autre mode de suspension que j'ai décrit en détail
dans mon Mémoire; ce mode présente quelque analogie avec la suspen-
sion de Cardan, mais il est à la fois plus simple et plus facile à construire.

Le pendule, ainsi suspendu, peut osciller librement autour d'un point
bien défini et dans toutes les directions possibles ;il peut, conséquemment,
se mouvoir en cercle autour de la vertictile abaissée du point de suspen-

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— 375 —

sion. Pour concevoir comment le mouvement lui est communiqué, il faut
se représenter le dernier mobile du rouage placé verticalement au-dessus
du point de suspension, et portant à son extrémité inférieure, conservée
libre, une sorte de doigt qui vient presser sur l'extrémité supérieure de la
lige du pendule, laquelle a été prolongée à dessein, afin de pouvoir entrer
en prise.

A la manière dont ce doigt presse sur l'extrémité supérieure de la tige
du pendule, iï semble tout d'abord que celui-ci doive abandonner peu à peu
la marche circulaire pour n'y plus revenir. L'expérience montre positive-
ment le contraire; et quand on tient compte d'un genre de frottement très-
particulier qui accompagne nécessairement l'action de ce doigt, on voit
que ce frottement est la cause efficace de la stabilité qu'on observe dans
la marche de la machine. Du reste, pour montrer combien elle est puis-
sante h se régulariser elle-même, il suffit de communiquer au pendule une
impulsion étrangère. Sa marche ainsi troublée, on le voit décrire dans
l'espace, par chacun de ses points, des ellipses plus ou moins allongées ;
en même temps, l'aiguille de seconde accuse, par son mouvement pulsatif,
le trouble survenu dans la marche de l'instrument. Mais peu à peu les
ellipses se dilatent, les saccades de l'aiguille s'apaisent et s'effacent, et, au
bout de quelques minutes, une marche stable et régulière a succédé à ce
désordre d*un moment.

Sans vouloir entrer dans la description de tous les menus détails de
construction qui doivent concourir à rendre cette machine aussi parfaite
que possible, je dois mentionner encore ici la disposition qui a été adoptée
pour mettre le pendule en marche, et pour le recevoir quand son mouve-^
ment vient à être suspendu.

La masse du pendule étant constituée par une forte pièce métallique
centrée sur la tige, on comprend que celle-ci puisse se prolonger en des-
sous en une verge cylindrique d'un petit diamètre et de plusieurs milli-
mètres de longueur.

Quand l'horloge est en marche, celte verge délimite, par son mouver
taent, un espace circulaire; dans cet espacCj on a monté un plateau circu-
laire dont le centre se trouve situé sur la verticale abaissée du centre des

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— 376 —

mouvements du pendule. On peut, du reste, communiquer à la main un
mouvement de rotation plus ou moins rapide k ce disque.

Les choses étant ainsi disposées, si la force vient à manquer, le pen-
dule s'arrête; et, au lieu de se rapprocher insensiblement de la verticale,
il vient reposer, par le prolongement inférieur de sa tige, sur quelqu'un
des points du pourtour du plateau. Par ce moyen, le pendule, même à
l'état de repos, dévie toujours de la verticale d'un angle qui est déterminé
parle diamètre du plateau. On empêche ainsi que l'extrémité supérieure
de la tige ne vienne choquer et fausser l'axe délicat du dernier pignon.

En outre, la machine étant remontée, ce plateau offre encore la facilité
de lancer le pendule circulairement, et d'une manière beaucoup plus sûre
qu'on ne pourrait le faire à la main. Il suffit de faire tourner ce plaleau
avec une vitesse graduellement croissante, pour qu'à un moment donné
on voie le pendule abandonner son bord et continuer de lui-même à marcher
circulairement. Gomme, suivant toutes probabilités, il y aura avantage à
donner au pendule un poids considérable, il était important de trouver un
moyen simple de le lancer d'emblée circulairement; car autrement, en rai-
son de sa masse, il aurait employé à se régulariser spontanément un temps
plus ou moins long, ce qui eût nui singulièrement aux applications aux-
quelles on le destine.

Comparaison du nouveau pendule anec celui d'Huyghens^
dit pendule circulaire ou à pirouette.

Il me reste à signaler en quoi la nouvelle machine diffère essentielle-
ment de celle imaginée par Huyghens, vers l'année 1673, et qui, de l'aveu
même de son auteur, n'a jamais fonctionné d'une manière satisfaisante.

Huyghens plaçait également dans la verticale l'axe du dernier mobile de
on rouage. Cet axe, tournant librement sur ses deux pivots, dépassait en
longueur celui du pendule lui-même, et devait être assez fort pour en sup-
porter tout le poids. Le pendule n'était pas attaché directement à cet axe,
mais bien au bord libre d'une lame qu'il portait sur le côté, etdontle profil
figurait une développée de la parabole. Pour aller se rendre à son point

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— 377 —

d'attache, la tige du pendule, qui n'était autre qu'un fil ou qu'une lame
flexible, passait à travers une fente verticale pratiquée dans l'axe.

Dans son mouvement de rotation, l'axe entraînait le pendule, qui, par
l'effet de la force centrifuge, s'éloignait plus ou moins de la verticale, en
décrivant un arc de parabole; sa longueur réelle, comptée à partir du point
où sa tige se dégageait entre les bords de la fente, variait ainsi dans les
proportions voulues pour obtenir l'isochronisme.

Cette construction ingénieuse, comparée à celle que nous proposons
aujourd'hui, présente des différences fondamentales. Le pendule, pesant
de tout son poids sur l'axe qui lui communiquait le mouvement, devait être
assez léger. Son poids étant peu considérable, ses oscillations étaient très-
étendues ; et, pour conserver l'isochronisme, il fallait faire varier la longueur
réelle du pendule, en faisant enrouler ou dérouler sa lige flexible sur une
développée de parabole. Enfin, et ce qui rapproche assez ce pendule du
régulateur & force centrifuge, c'est que sa masse tourne une fois sur elle-
même, en même temps qu'elle opère une révolution autour de la ver-
ticale.

En recourant à une disposition toute différente, j'ai eu principalement
pour but, tout en changeant la nature de son mouvement, de conserver
au pendule ses attributs ordinaires et consacrés par une longue expérience,
c'est-à-dire que j'ai tenu à respecter son poids, son indépendance et l'am-
plitude modérée de ses oscillations. Je me suis également astreint h con-
server au dernier mobile du rouage la délicatesse, la légèreté et la liberté
de mouvement qu'on rencontre ordinairement dans la roue d'échappement
Je désire sincèrement que cette machine soit soumise & toutes les
épreuves qu'on voudra bien lui faire subir, afin qu'on arrive à juger si elle
est capable ou non de figurer un jour parmi les inventions utiles à la
science.

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DÉMONSTRATION PHYSIQUE

DU

MOUVEMENT DE ROTATION DE LA TERRE

AU MOYEN DU PENDULE*

(Académie des Sciences, 3 février 1851.)

Les observations si nombreuses et si importantes dont le pendule a
été l'objet, sont surtout relatives à la durée des oscillations; celles que je me
propose de faire connaître à TAcadémie ont principalement porté sur la
direction du plan d*oscillatioD qui, se déplaçant graduellement d*orient
en occident, fournit un signe sensible du mouvement diurne du globe
terrestre*. Afin d'arriver à justifier cette interprétation d'un résultat cons-
tant, je ferai abstraction du mouvement de translation de la terre, qui est
sans influence sur le phénomène que je veux mettre en évidence, et je sup-
poserai que l'observateur se transporte au pôle pour y établir un pendule
réduit à sa plus grande simplicité, c'est-à-dire un pendule composé d'une
masse pesante, homogène et sphérique, suspendue par un fil flexible à
un point absolument fixe : je supposerai même tout d'abord que ce
point de suspension est exactement sur le prolongement de Taxe de

4. Voir C. R. de l'Ac. des Se, t. XXXII, p. 435.

t. Une note manuscrite de L. Foucault, retrouvée dans ses papiers, contient les indications sui-
vantes qui font connaître la date exacte à laquelle a réussi roxpérience décrite dans ce travail :

Vendred., de 4 heure à t : première expérience, résultat favorable; le 61 casse.

Mercredi, 8 janvier, % heures du matin : le pendule a tourné dans le sens du mouvement diurne de
la sphère céleste.

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— 379

rotation du globe et que les pièces solides qui le supportent ne parti-
cipent pas au mouvement diurne. Si dans ces circonstances on éloigne de
sa position d'équilibre la masse du pendule et si on Tabandonne à Taction
de la pesanteur sans lui communiquer aucune impulsion latérale, son centre
de gravité repassera par la verticale, et en vertu de la vitesse acquise, il
s'élèvera de Tautre côté de la verticale à une hauteur presque égale à celle
d*où il est parti. Parvenu en ce point, sa vitesse expire, change de signe,
et le ramène, en le faisant passer encore par la verticale, un peu au-des-
sous de son point de départ. Ainsi Ton provoque un mouvement oscillatoire
de la masse pendulaire suivant un arc de cercle dont le plan est nette-
ment déterminé et auquel l'inertie de la matière assure une position
invariable dans Tespace. Si donc ces oscillations se perpétuent pendant un
certain temps, le mouvement de la terre, qui ne cesse de tourner d'occi-
dent en orient, deviendra sensible par le contraste de l'immobilité du plan
d'oscillation dont la trace sur le sol semblera animée d'un mouvement con-
forme au mouvement apparent de la sphère céleste; et si les oscillations
pouvaient se perpétuer pendant vingt-quatre heures, la trace de leur plan
exécuterait dans le même temps une révolution entière autour de la pro-
jection verticale du point de suspension.

Telles sont les conditions idéales dans lesquelles le mouvement de
rotation du globe deviendrait évidemment accessible à l'observation. Mais,
en réalité, on est matériellement obligé de prendre un point d'appui sur un
sol mouvant; les pièces rigides où s'attache l'extrémité supérieure du
fil du pendule ne peuvent être soustraites au mouvement diurne et l'on
pourrait craindre, à première vue, que ce mouvement communiqué au fil
et à la masse pendulaire n'altérât la direction du plan d'oscillation. Toute-
fois, la théorie ne montre pas là une difficulté sérieuse, et, de son côté,
l'expérience m'a montré que, pourvu que le fil soit rond et homogène, on
peut le faire tourner assez rapidement sur lui-même dans un sens ou dans
l'autre sans influer sensiblement sur la position du plan d'oscillation, ea
sorte que l'expérience telle que je viens de la décrire doit réussir au pôle
dans toute sa pureté ^

4. L'indépendance du plan d'oscillation et du point de suspension peut être rendue évidente par

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^

^^

— 380 —

Mais quand on descend vers nos latitudes, le phénomène se complique
d'un élément assez difficile à apprécier et sur lequel je souhaite bien ?ive-
ment d'attirer l'attention des géomètres.

A mesure que l'on approche de l'équateur, le plan de l'horizon pread
sur l'axe de la terre une position de plus en plus oblique, et la verticale,
au lieu de tourner sur elle-même comme au pôle, décrit un cône de plus
en plus ouvert; il en résulte un ralentissement dans le mouvement relatif
du. plan d'oscillation, mouvement qui s'annule à l'équateur pour changer
de sens dans l'autre hémisphère. Pour déterminer la loi suivant laquelle
varie ce mouvement sous les diverses latitudes, il faut recourir soit à l'ana-
lyse, soit à des considérations mécaniques et géométriques que ne com-
porte pas l'étendue restreinte de cette note; je dois donc me borner à
énoncer que les deux méthodes s'accordent, en négligeant certains phéno-
mènes secondaires, à montrer le déplacement angulaire du plan d'oscilla*
tion comme devant être égal au mouvement angulaire de la terre dans le
même temps multiplié par le sinus de la latitude. Je me suis donc mis à
l'œuvre avec confiance, et en opérant de la manière suivante, j'ai constaté
dans son sens et dans sa grandeur probable la réalité du phénomène prévu.

Au sommet de la voûte d'une cave on a solidement scellé une forte
pièce en fonte qui doit donner un point d'appui au fil de suspension, lequel
se dégage du sein d'une petite masse d'acier trempé dont la surface libre
est parfaitement horizontale. Ce fil est d*acier, fortement écroui par l'ac-
tion même de la filière, son diamètre varie entre n et {^ de millimètre, il
se développe sur une longueur de 2 mètres et porte à son extrémité infé-
rieure une sphère de laiton rodée et polie qui de plus a été martelée de
façon à ce que son centre de gravité coïncide avec son centre de figure.
Cette sphère pèse 5 kilogrammes, et elle porte un prolongement aigu qui
semble faire suite au fil suspenseur.

uoe expérience qui m'a mis sur la voie et qui est très-facile à répéter. Après avoir fixé sur Parbre
d*un tour et dans la direction de Taxe une verge d'acier ronde et flexible, on la met en vibration
en récartant de sa position d'équilibre et en l'abandonnant à elle-même. Ainsi l'on détermine
un plan d'oscillation qui, par la persistance des impressions visuelles, se trouve nettement dessiné dins
l'espace. Or on remarque qu'en faisant tourner à la main l'arbre qui sert de support à cette verge
vibrante, on n'entraîne pas le plan de vibration.

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— 381 —

Quand on veut procéder à Texpérience, on commence par annuler la
torsion du fil et parfaire évanouir les oscillations tournantes de la sphère;
puis, pour l'écarter de sa position d*équilibre, on l'embrasse dans une anse
de fil organic^ue dont Textrémité libre est attachée à un point fixe pris sur la
muraille, à une faible hauteur au-dessus du sol. On dispose arbitrairement,
par la longueur donnée à ce fil, de Técart du pendule et de la grandeur des
oscillations qu*on veut lui imprimer. Généralement, dans mes expériences,
cesoscillations comprenaient* à Torigine^ un arc de 15 à 20 degrés. Avant
de passer outre, il est nécessaire d'amortir, par un obstacle que l'on retire
peu à peu| le mouvement oscillatoire que le pendule exécute encore sous
la dépendance des deux fils. Puis, dès qu'on est parvenu à l'amener au
repos, on brûle le fil organique en quelque point de sa longueur; sa téna-
cité venant alors à faire défaut, il se rompt, l'anse qui circonscrivait la
sphère tombe à terre, et le pendule obéissant à la seule force de la gravité,
entre en marche.eLfbui!nit une longue suite d'oscillations dont le plan ne
tarde pas à éprouVer un déplacement sensible. Au bout d'une demi-heure,
ce déplacement est tel qu'il saute au yeux. Mais il est plus intéressant de
suivre le phénomène de près, afin de s'assurer de la continuité de l'effet.
Pour cela, on se sert d'une pointe verticale, d'une sorte de style monté sur
un support, que l'on place à terre, de manière à ce que dans son mou-
vement de va-et-vient le prolongement appendiculaire du pendule
vienjie_]^r son extrémité raser la pointe fixe. En moins d'une minute
l'exacte coïncidence des deux pointes cesse de se reproduire, la pointe oscil-
lante se4éplasanL-Constammenr vers la. gauche de l'observateur, ce qui
indique que la déviation du.pland.' oscillation a lieu dans le sens même de
la composante hori^^mtale du mouvement apparent de la sphère céleste.
La grandeur moyenne de ce mouvement, rapportée au temps qu'il emploie
à se produire, montre, conformément aux indications de la théorie, que
sous nos latitudes, la trace horizontale du plan d'oscillation ne fait pa; un
tour entier dans les vingt-quatre heures.

Je dois à l'obligeance de M. Arago et au zèle intelligent de notre habile
constructeur, M. Froment, qui m'a si activement secondé dans l'exécution
de ce travail, d'avoir pu déjà reproduire l'expérience sur une plus grande

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— 382 —

échelle. Profitant de la hauteur de la salle de la méridienne à l'Observatoire,
j*ai pu donner au fil du pendule une Jongueur de il mètres. L'oscillation
esjt devemie à la fois plus lente et plus étendue, en sorte qu'entre deux
retours consécutifs du pendule» au point de repère, on constate manifeste-
ment une déviation sensible sur la gauche.

Je présenterai en terminant une dernière remarque :
C'est que les faits observés dans les circonstances où je me suis
placé concordent parfaitement avec les résultats énoncés par P^sod
dans un Mémoire très-remarquàbtë'Iii" devan_tJ[]Ac.adémîe le lundi 13 no-
vembre 1837. Dans ce Mémoire, Poisson, traitant du mouvement des pro-
jectiles dans l'air en ayant égard au mouvement diurne de la terre,
trouve par le calcul que, sous nos latitudes, les projectiles lancés vers un
point quelconque de l'horizon éprouvent une déviation qui a lieu constam-
ment vers la droite de Tobservateur, placé au point de départ et tourné vers
la trajectoire. Il m'a semblé que la masse du pendule peut être .assimilée i
un projectile qui dévie vers la droite quand il s'éloigne de l'observateur el
qui nécessairement dévie en sens inverse en retournant vers son point de
départ : ce qui conduit au déplacement progressif du plan moyen d'oscilla-
tion et en iBdique4e-sens. Toutefois le pendule présente fâVantage d'accu-
muler les effets et de les faire passer du domaine de la théorie dans celui de
l'observation.

LETTRE

SDK LA

LOI A LAQUELLE OBÉIT LA DÉVIATION DU PENDULES

Monsieur,

' Je suis bien charmé d'apprendre que vous avez réussi à observer à
Lille, comme on le fait à Paris, la déviation spontanée du plan d'oscillation

4. Nova avoas trouTé daDS les papiera de L. Foacaalt le broailleo de oetia leiire, dont nous n'ayons
pu déterminer le destiaataire, ot qu'il nous a paru intéressant de foire conualtre.

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-^ 383 —

du pendule. Vous me demandez par quelles considérations je suis arrivé à
^écouyrir^la loi dp sinjisjlgjajatitndft;r/fist presque une confidence à vous
faire, monsieur, et je ne sais si elle ne me nuira pas dans votre esprit. Si je
ne Tai pas encore publiée, j'en ai déjà un peu parlé et je me suis aperçu
qu'elle n'allait pas à tout le monde.

Je commence par poser effrontément un postulatum tel que celui-ci ;
Quand la verticale, toujours comprise dans le plan d'oscillation change de
direction dans l'espace, les positions successives du plan d'oscillation, sont
déterminées par la condition de faire entre elles des angles minima.
Autrement dit et en langue vulgaire : lors((^ueJa_ verticale sort du plan
d'impulsion primitive, le plan d'oscillation la suit en restant aussi parallèle
^ue possible.

Figaro 10.

Partant de \h, on prend une sphère représentant la terre (fig. 19),
on marque les pôles, l'équateur et un cercle de latitude quelconque ; en un
point M de ce cercle, on fait passer un cercle méridien A G, et en ce point
M, on établit un pendule que l'on lance dans le plan même du méridien A C.
1^ terre, qui touriifî„d!occident en orient, enicatoe le point M et le transporte
cnJB; mais d'une part elle transporte la trace du méridien P M en P B, et
d*au tre part elle déplace le plan d'oscillation qui ne cesse d'être assujetti, à la
double condition de contenir toujours la verticale et de faire avec le plan
d'impulsion primitive Tangle minimum; par là, on est conduit à repré-
senter sa trace par l'élément d'un grand cercle passant en B et coupant le

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-^ 384 —

cercle méridien AC de part et d'autre à 90 degrés de distance'; celte trace
coupe le méridien PB suivant un angle de déviation x, facile à évaluer.
En effet, le triangle PAB est un triangle sphérique dans lequel on connaît
un angle supplémentaire de Fangle n et un côté égal à 90 degrés. SI on
appelle \ le côté opposé à Tangle x, la relation connue entre les sinus des
angles et les sinus des côtés donne :

Sin X = sin n, Sin X.

Mais comme Fangle doit être infiniment petit, \ devient égal à la lati-
tude et les sinus se confondent avec les arcs, ce qui permet d'écrire en
toute région.

â; = n sin X.

Voili, monsieur, comment j'ai vu la loi; il est bien entendu que je n*ai
nullement la prétention d'imposer cette démonstration ; elle a seulement
l'avantage, quand la construction est faite à la surface convexe d'une véri-
table sphère, elle a, dis-je, l'avantage de parler directement aux yeux et de
montrer en toute évidence comment le phénomène s'annule à l'équateur
et change de signe dans l'autre hémisphère.

Faites-en, monsieur, tel usage qu'il vous plaira et veuillez me croire
très-touché de l'intérêt que vous daignez porter à mon dernier travail, etc.

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EXPLICATIONS

SDR

L'EXPÉRIENCE RELATIVE AU MOUVEMENT DE LA TERRE

(Sans date.)

Le mouvement de la terre sur eile-méme est ici rendu évident au
moyen d'un grand pendule dont le fit attaché au sommet de la coupole
descend jusqu'au niveau de la rampe et porte à son extrémité inférieure
une boule formée d'une enveloppe en cuivre renfermant une masse de plomb
qui la remplit complètement. Le fil a 67 mètres de long; son diamètre est
de i millimètre -^. La boule pèse 28 kilogrammes et produit, quand on en
ciiarge le fil, un allongement permanent de 5 à 6 centimètres. Elle porte
inférieurement un prolongement pointu implanté suivant la direction du
fil et qui sert à observer la marche de l'appareil. Quand il est au repos, le
pendule marque le point de centre commun à la table et au grand cercle
de bois qui l'entoure. Ce cercle n'a pas moins de 6 mètres de diamètre. Il
est divisé extérieurement en 360 degrés et chaque degré en quatre parties.
Sur la table on a tracé des cercles plus petits et des divisions correspon-
dant à celles du grand cercle en bois.

On^lance le pendule dans toute direction, à volonté, et pour bien voir

4. Cette DOte ne paratt pas avoir été publiée. Nous reproduisons, dans les extraits des feuilletons
scient! Hques de L. Foucault, Tarticle qu'il a publié sur le môme sujet dans le Journal des Déhals du
34 mars 4851.

49

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— 386 —

comment il marche, on place sur le rebord du cercle en buis deux bancs
de sable humide, fraîchement moulés. Ils sont alignés suivant la course
du^peBdttle. Celui-ci pratique^ en passant sur^chacun d'eux, une première
brèche qui s'agrandit de plus en plus tant que les oscillations dépassent
lexercleettboîs. L'agrandissement de la brèche a toujours lieu vers la
gauche de la personne qui regarde vers le centre comme si le plan d'oscil-
lation tournait de droite à gauche; mais comme^e» ^&Laûr que ce plan ne
tourne pa&-Autûur de la verjiçale,jlfaut bien que ce soit Ja terre qui tourne
de gauchfî_à.jiraitej_c*est-^^ le sens des flèches tracées sur le

plancher-
La montre à la main, on voit que, à Pai!is, la démlionjgstJe.qp
degré en cinq minutes^ à raison d'un tour entier en trente heures;
mais au pôle il ne faudrait que vingt-quatre heures. A Téquateur, iinya
pas dedéviation du tout, mais plus loin encore, c'est-à-dire dansl^ulre
hémisphère, la déviation a lieu en sens inverse.^

Ce pendule, le plus grand qui ait été construit jusqu'ici, donne une
oscillation de huit secondes; il lui faut seize secondes pour aller et venir.
Quoique ces oscillations diminuent d'amplitude assez rapidement, au bout
de cinq à six heures, elles sont encore assez grandes pour permettre d'ob-
server la déviation qui est alors de 60 à 70 degrés.

Quoique la terre en tournant entraîne le point d'attache avec le mo-
nument, le fil n'éprouve aucune torsion, attendu que la boule obéit i ce
mouvement sans entraîner pour cela le plan d'oscillation.

Avant d'être répétée avec ces grandes dimensions, l'expérience avait
déjà réussi en petit; mais le président de la république en ayant eu con-
naissance a voulu, dans sa sollicitude pour la science, qu'elle fût ainsi ma-
gnifiquement reproduite au Panthéon.

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— 587 —

DONNÉES NUMÉRIQUES

AELATIVES A l'EXPÉRIENCfi EXÉGUliB AU PANTUEON.

Latitude du Panthéon liS^ 6(y h9^

Sinus X . . ., 0,7529543

Logarithme du sinus 9.87676865

Longueur du pendule à seconde, temps moyen . . 0'",9938267

Logarithme 1.99731

Longueur du pendule au Panthéon 67°*

Logarithme 1.8260748

Déviation apparente en un jour sidéral :

360 sin X » 271»,063S5 » 271 « 3' 48",8.

Déviation en une heure sidérale :

45» sin X= 44o,«9431 = 44<» 47' 39",5.

en une seconde :

44'',«9i34

Durée du temps nécessaire pour faire le tour entier :

t== 4^ = 34W443 — 31S5«'»,Î7%9 temps sidéral,

SIO X » 1 » r

OU

34S7874= 31S47»44%6 temps moyen.

Purée calcifiée de Foscillation :
ou

8f 4
^^^ = 8',Î33 temps sidéral,

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— 388 —
le rapport du temps moyen au temps sidéral étant

1 : 0,997«7.

Déviation pendant la durée de chaque oscillation :

8,Î33 X 45" Bin X = 92"99 = 4 ',31', 99.

Le cercle du Panthéon ayant 18 mètres de circonférence, le pendule
avance à chaque retour ou à chaque oscillation double de

s X 92,99 X 18000

360 X 60 X 60

=: S, 3 millimètres.

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APPAREIL

POUE

ENTRETENIR LE MOUVEMENT DU PENDULE*

(1855.)

Dans la belle expérience Imaginée par M. Foucault, où Finvariabilité
du plan (Toscillation d*un pendule donne la démonstration de la rotation
de la terre, l'amplitude des mouvements du pendule diminue peu à peu à
cause de la résistance de Pair. M. Foucault a trouvé un moyen très-ingé-.
nieux de conserver indéfiniment cette amplitude sans influer en rien sur la
direction du plan d'oscillation, en se servant de l'attraction exercée par un
électro-aimant sur la sphère qui se meut sous Faction de la pesanteur.
Cette application de l'électro-magnétisme a ceci de remarquable qu'elle
présente le premier exemple d'un commutateur fonctionnant sans qu'il y
ait contact entre la partie fixe de l'appareil et celle qui est en mouvement.

Les planches 9 et. 10 représentent les dispositions adoptées par
M. Foucault.

Un électro-aimant E^ placé exactement sur la verticale du point de
suspension du pendule, repose sur un ressort R soutenu par la plaque A B.
Une tige verticale, fixée à l'électro-aimant, passe à travers le ressort et se

1. Nous n'avons pu trouver de celle disposilion aucune descriplion faite par L. Foucault; la
description suivante est empruntée au Traité d'électricilé théorique et appliquée, par A. de La
Rive, t. ni, p. 475, Paris, 1S58, auquel Tinventeur renvoyait dans une notice sur ses travaux scienti-
es.

L'appareil décrit ci-après a fonctionné à TEsposition universelle de 4855.

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— 390 —

termine par un crochet o, dans lequel s'engage le levier ap, équilibré par le
poids p et portant un contact a, qui peut venir toucher la pièce b^ dont une
vis sert à régler la hauteur. Un levier coudé, que tend à soulever le ressort R',
porte une armature e placée au-dessus d'un second électro-aimant E^, plus
petit que E et disposé sur la même verticale; ç et d constituent un contact
semblable à celui du premier levier. La tige e c se termine par une came
qui s'appuie sur les dents d'une roue r, laquelle engrène avec le pignon
d'une seconde roue /> qui communique son mouvement à un petit volant v.
De chacun des pôles de la pile partent deux fils, de manière à former deux
circuits complets et indépendants qui constituent, l'un l'électro-aimant
supérieur, et l'autre, l'électro-aimant inférieur.

La sphère S qui se meut sous l'action de la pesanteur est en cuivre et
contient un cylindre de fer doux, dont l'axe est le prolongement du fil de
suspension.

Supposons le pendule à l'extrémité de sa course : le ressort R, légère-
ment comprimé par le poids de l'électro-aimant, permet au contact a A de
s'établir; il en résulte que le courant passe dans E\ que l'armature e est
attirée, le contact c d établi, et que, par conséquent, le courant circule dans E.
Quand le fil du pendule arrive près de la verticale, le cylindre de fer doux
placé dans l'intérieur de la sphère se trouvant à proximité de l'électro-
aimant, est attiré, et le pendule reçoit l'impulsion qui conserve l'amplitude
de ses, oscillations. Il faut remarquer que cette impulsion lui est toujours
donnée dans le plan où U se meut, puisque ce plan passe toujoui*s par la
verticale du point de suspension sur laquelle se trouve aussi le centre
d'action de l'électro-aimant E et celui de l'électro-aimant E% dont la force
attractive, si elle n^est pas négligeable, est du moins ainsi sans influence
sur la directi^a du plan d'oscillation.

Voici maintenant comment l'aimantation cesse du moment où le pen-
dule à dépassé la verticale, et où par conséquent l'attraction magnétique
s'opposerait à son mouvement. La figure représente l'appareil dans l'instant
où la sphère se trouve au-dessus de E; celui-ci, qu'un très-faible effort
suffit pour soulever à cause de l'élasticité du ressort, est attiré verticale-
ment par le fer doux, s'élève de quelques millimètres et soulève le levier a p.

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— 891 —

ce qui interrompt le contact a6;ré]ectro-aimantE' cessant d'être aimanté,
le ressort R' soulève le levier coudé, le contact c d est interrompu et le
courant ne peut plus ci rculer dans Télectro^aimantE. Mais il était important
de disposer les choses de telle manière que le courant ne pût se rétablir
dans E avant que la sphère ne fût en dehors de son champ magnétique.
Or, dès que le pendule a dépassé la verticale, Télectro-aimant retombe, etE',
de nouveau aimanté, attire son armature ; mais la came f, arrêtée par les
dents de la roue r, ne permet au levier que de descendre d*un mouvement
lent et régulier qui est réglé par le volant v, en sorte que le contact cdrie
se rétablit qu'au bout d*un certain temps, lorsque la sphère du pendule est
hors du champ magnétique de Félectro-aimant.

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\ »

>

SUR
L'EXPÉRIENCE DE LA VERGE VIBRANTE*

(Société Pbiloroathiqae, 2 août 1851.)

Le jour où M. Foucault a produit son expérience sur le pendule appli-
qué à rendre sensible la rotation de la terre»- M a formulé co-inéme tenips
un principe nouveau de mécanique, qui consiste dans la fixité du plan
d'oscillation. En vertu de ce principe, qui n'est qu'une conséquence de
Tunitë de la matière, un^ pendule attaché à un point fixe par un fil sans
\V' ( , épaisseur et mis en oscillation dans^ un plan, vertical, doit continuer à
' osciller dans le même plan pourvu qu'aucune foix^ étrangère à la pesan-
teur ne vienne agir sur lui. Dans le cas où le point est .entraîné d'un mou-
vement uniforme sans changement de direction de la verticale dans l'es-
pace, les choses continuent à se passer conformément au principe de la
fixité du plan d'oscillation, pourvu que le pendule ait été lancé dans un
plan supposé entraîné parallèlement à lui-même avec le point d'attache
d'un mouvement commun. Enfin, dans le cas le plus compliqué, c'est-à-
dire lorsqu'il y a en même temps transport du point d'attache et change-
ment de direction de la verticale, le principe est encore sauvé, pourvu que
le plan dans lequel le pendule a été lancé soit supposé entraîné dans le
changement de direction de la verticale qu'il doit toujours contenir, mais

4 Voir Procéi-^erbaux de la Soc. phiL, 1854, p. 58.

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— 393 —

sans jamais tourner autour de cette même verticale. Ainsi cette fixité du plan
d'oscillation n'est pas une fixité absolue, mais un ï-efus de prendre aucun
iDouvement de rotation autour de la verticale. Le principe, ainsi compris,
mène tout droit à Texplicationde la déviation apparente du plan d'oscil-
lation sous l'influence du mouvement de la terre, et à l'évaluation de sa
vitesse angulaire, qui doit être, comme on sait, proportionnelle au sinus
de la latitude du lieu où l'on observe.

Mais les théoriciens savants en mécanique ne nous concèdent la fixité
du plan d'oscillation qu'autant que la masse pendulaire est suspendue à un
fil sans épaisseur, à une ligne géométrique inextensible. Du moment où
vous prenez un fil véritable ayant son élasticité et sa rigidité propres, il n'est
plus évident pour personne que le plan d'oscillation se conservera malgré
la rotation du point de suspension. Et d abord il est démontré cependant
par les expériences les plus nombreuses et les plus universellement répé-
tées qu'il n'y a pas entraînement complet par le point d'attache, puisque la
déviation a été observée en tout pays ; mais, de plus, nous allons faire con-
naître par un nouveau genre d'expériences tentées par M. Foucault quelle
est la véritable part d'influence que l'on doit attribuer au fil physique chargé
de représenter le fil géométrique de la mécanique rationnelle. Nous arri-
verons à cette singulière conséquence que, si par malheur on n'avait pu se
procurer un fil assez parfait pour attacher le pendule du Panthéon, il res-
tait, comme ressource dernière et infaillible, à faire tourner le point
d'attache, c'est-à-dire à exagérer précisément cette condition naturelle qui
embarrasse encore la plupart des esprits.

Ce qui a été dit de la fixité du plan d'oscillation du pendule s'applique
également à tout plan de vibration de la matière agitée par une force quel-
conque; ainsi à la pesanteur qui ramène le pendule dans la direction de la
verticale, on peut substituer la force d'élasticité propre à une tige rigide
et élastique. Une pareille tige, solidement montée sur un support massif
par une de ses extrémités, peut être infléchie dans un plan quelconque
passant par sa direction au repos, et abandonnée subitement à elle-même,
s'animer d'un mouvement vibratoire qui détermine un plan de vibration,
lequel, sous certaines réserves, jouit de la fixité du plan d'oscillation; et,

50

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en effet, la matière dont est- formée la tige est inerte comme celle qat
constitue la masse du pendule, et puisque cette fixité est une conséquence
de l'inertie, pourquoi cette conséquence n*apparaltrait-elle pas dans Tua
comme dans l'autre cas? Il y a pourtant à signaler entre les deux expériences
une différence importante, c'est que dans le pendule la masse oscillante
est prédominante, et le fil relativement assez fin pour que sa réaction, s'il
y en a une au point d'attache, soit très-amoindrie ; dans la verge vibrante,
au contraire, la masse est très-petite, le fil au point d'attache est relative-
ment très-gros, puisque c'est la tige elle-même; et s'il résulte de sa solida-
rité avec le support une influence quelconque, elle doit se manifester plus
rapidement par le trouble qu'elle apporte dans les effets de l'inertie :
raison de plus pour s'adressera une verge vibrante quand on désire étudier
expérimentalement l'influence d'im point d'attache.

Prenons donc un fil d'acier de 2 millimètres de diamètre et à peu près
rond, tel que celui que l'on trouve dans le commerce; laissons-lui une
longueur de 2 décimètres, et montons-le solidement par une de ses
extrémités sur une barre massive qui puisse elle-même s'ajuster sur l'axe
d'un tour. Nous considérerons la projection du mouvement de l'extré-
mité de la verge d'acier implantée perpendiculairement au centre d'une
face A B, sur laquelle on peut supposer tracés différents diamètres servant
à déterminer la position de certains plans que nous aurons ik considérer en
particulier.

L'appareil étant monté sur le tour, la verge se trouve placée dans la
direction de l'axe, qui est elle-même, du reste, tout à fait arbitraire. On
commence par serrer les coussinets pour immobiliser l'arbre du tour qui,
pendant toute la première partie de la démonstration, joue uniquement le
rôle de support; on met alors la verge en vibration en l'écartant de sa posi-
tion naturelle dans une direction quelconque pour l'abandonner ensuite
brusquement à elle-même^ et en dépit du principe de la fixité du plan
d'oscillation, on observe quatre-vingt-dix-neuf fois sur cent que la verge,
au lieu de garder un plan fixe de vibration, dessine dans Tespace par quelque
point brillant de son extrémité une courbe elliptique incessamment chan-
geante. Ce n'est qu*en variant au hasard la direction de l'impulsion pt*e-

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— 395 —

miëre qu'on finit par trouver un sens suivant lequel les vibrations conli-
nuent à s'exécuter jusqu'à leur amortissement complet. Quand on a trouvé
cette direction LU (fig. 20), on peut être sûr d'en trpuver immédiatement
une autre M M^ qui lui est perpendiculaire et suivant laquelle les choses
se passent de même sorte*

Il va sans dire que ces deux directions ou plutôt ces deux plans passant
par l'axe, et déterminés par les traces LL^ MM% occupent des situations
fixes dans l'appareil même, et que celui-ci venant à changer de position,
les plans se déplaceront avec lui, de manière à donner toujours les mêmes
tracées sur la face A B. Afin de faciliter l'exposé des faits qui vont se
grouper autour de ces deux plans rectangulaires que nous aurons souvent
à citer, nous les nommerons plans de vibration stable.

-tHm:'

Figure».

Ainsi, voilà qui est bien établi : quand une fois on a déterminé par le
tâtonnement les directions rectangulaires LL', MM' suivant lesquelles il
faut écarter la verge pour que les vibrations restent planes, on peut changer
à volonté la position de l'appareil, et quelle que soit la position absolue
dans l'espace des lignes L L\ M M^ elles indiqueront toujours les plans de
vibration stables et les deux sens suivant lesquels on sera certain d'exciter
des vibrations assujetties à garder leur rectitude et leur direction. On
sera également certain, en excitant les vibrations en dehors de ces plans,
d'assister à leur déformation et de les voir tracer dans l'espace une série
de Ggures qui se succèdent toujours dans un ordre déterminé.

Pour bien saisir la loi de ces évolutions de la figure tracée par l'extré-
mité de la verge, il faut se mettre en observation dans le prolongement de

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— 396 —

la tige d'acier; alors on voit la figure tracée par son extrémité se projeter
sur la face A B et prendre successivement diverses positions relativeoienl
aux lignes L L' et M M'.

Faisons donc abstraction de Tinstailation matérielle de Tappareil et
ne considérons plus que la face A B traversée par les deux diamètres LU
et M M' dont la signification a été suffisamment définie, et sur cette figure
projetons les diverses trajectoires du point P, extrémité de la verge, consi-
dérées instantanément aux diverses phases du phénomène.

vm

Figure 22.

A rétat de repos, le point P occupe le centre; si on Técarle de sa posi-
tion d'équilibre suivant la ligne LU ou suivant la ligne MM', il décrit,
abandonné à lui-même, une série de vibrations planes et décroissantes qui
continuent à s'effectuer, comme nous l'avons dit, suivant l'une ou l'autre
ligne (fig. 20).

Mais si l'écart est produit suivant une direction quelconque R P (fig. 21],
la verge aussitôt abandonnée à elle-même trace par son extrémité la série
de figures suivantes ; c'est-à-dire qu'aussitôt rendue libre, la tige entre en
vibration. Mais le mouvement vibratoire se déforme aussitôt et le point P
au lieu de continuer à osciller suivant la ligne R R' (fig. 22) se met à
tracer une ellipse qui va se dilatant au furet à mesure que son grand axe se
rapproche du plan de vibration stable LU le plus voisin; dans ce déplace-
ment progressif le grand axe de l'ellipse finit par se superposer à L L' (Ul)
et alors l'ellipse esta son maximum de dilatation. Cependant le grand axe

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— 397 —

contjaue à se mouvoir dans le même sens, mais Tellipse s'aplatit de plus
en plus jusqu'à donner une droite S S' (V) symétriquement placée à R R' de
l'autre côté du plan de vibration stable. A partir de ce moment les choses
se passent comme si la verge avait été lancée suivant S S', c'est-à-dire que
de nouveau l'ellipse se reforme et se dilate jusqu'à ce que son grand axe
repasse par L U (Vil) pour le dépasser ensuite jusqu'à ce que ce nouvel apla-
tissement ramène la vibration plane dans le plan d'impulsion primitive.

im.

Figure «3.

On remarque en même temps que pendant le transport du grand axe
de R R^ en S S' l'ellipse étant parcourue par le mobile P dans un sens indi-
qué par les tlèches, ce sens s'intervertit pendant la période qui correspond
au retour du grand axe de S S^ en R R^

Si au lieu de solliciter l'écart primitif dans une direction quelconque
on choisit l'une des deux directions particulières inclinées à AS degrés sur
les plans de vibration stable (fig. 23) , la trajectoire du point P devient encore
trës-promptement elliptique, mais alors son grand axe étant également éloi-
gné du plan L V et du plan M M^ il n'y a pas de raison pour qu'il aille rejoindre
l'un plutôt que l'autre ; aussi l'on remarque que ce grand axe demeure
immobile, il diminue seulement en même temps que l'autre axe augmente;
et tous deux continuant à varier chacun dans le même sens, il arrive néces-
sairement un instant où ils présentent la même grandeur. En cet instant
très-court l'oscillation est absolument circulaire et l'on constate à l'œil que

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_ 398 —

le point P décrit un cercle parfait ; puis révolution continue et Tellipse
s'aplatissant de nouveau finit par se confondre avec une droite perpendi-
culaire à celle qui représente Timpulsion primitive. La série des figures
ci-jointes représente le phénomène dans le cas particulier que nous venons
de signaler (fig. 2o).

Écartée d'abord suivant R R', la verge entre en vibration et donne pres-
que aussitôt une ellipse qui se dilate sur place comme le n* ii, devient cir-
culaire (m), s'aplatit de nouveau (iv) et devient rectiligne (v), en croisant
rectangulairement la direction d'impulsion primitive ; repasse enfin parles
états représentés en (vi, vu, vni) pour reprendre (i) la direction RR'. Tant
que dure le mouvement vibratoire, les mêmes déformations se reproduisent
périodiquement et impriment la même série d'aspects à la figure progres-
sivement décroissante tracée dans l'espace par l'extrémité de la tige
d'acier.

Nous ne doutons pas que tous ceux qui voudront répéter rexpérlence
ne réussissent avec la plus grande facilité à constater par eux-mêmes la
symétrie parfaite qui donne un attrait singulier à ce genre de phénomène.
Quand ils auront monté, conformément à nos indications, un fil d'acier sur
le tour, lorsqu'enle faisant vibrer dans toutes sortes de directions, ils auront
su discerner les plans d'oscillation stable et leur rapporter les évolutions
des trajectoires changeantes, ils seront parfaitement préparés, comme doit
rôtre également le lecteur, à saisir le contraste qui va résulter, dans les
effets produits, de la simple rotation du point d'attache.

Desserrons donc maintenant les coussinets qui enrayaient Tarbre du
tour, rendons-lui la mobilité et le pied sur la pédale, communiquons-lui un
mouvement de rotation. Si la verge est bien centrée elle tournera surplace
comme on doit s'y attendre, mais de plus on pourra, tandis qu'elle tourne
ainsi, la mettre en vibration dans un plan quelconque avec la certitude que
ce plan de vibration sera gardé sans être entraîné par le mouvement
de l'arbre qui la porte. Plus l'arbre tourne vite et plus le résultat est assuré.
Une vitesse de deux ou trois tours par seconde suffit généralement i
assurer cette fixité du plan de vibration. Il n'y a plus alors à considérer de
plan de vibration stable, et quelle que soit la direction suivant laquelle vous

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— 399 —

agissez, vous voyez les vibrations conserver et leur rectitude et leur orien-
tation première.

Ce n'est pas tout : la rotation de Tarbre a non-seulement pour effet de
protéger Toscillation plane contre les déformations et de la fixer dans sa-
direction première, mais elle agit encore de même sur une oscillation de
forme quelconque, elliptique ou circulaire.

Pour s'en assurer, le moyen est bien simple. On met la verge en vibra-
tion tandis que l'arbre est au repos, mais on se tient tout prêt à le faire
marcher à un moment donné. Suivant ce qui a été dit précédemment, la
figure visible de la verge vibrante suit le cours ordinaire de ses évolutions,
à moins qu'on n'ait agi par hasard dans un plan de vibration stable, ce qui est
toujours plus facile à éviter qu'à rechercher ; or, tandis que cette figure va
toujours changeant de forme entre deux limites extrêmes, on peut à un
moment quelconque mettre le tour en marche ; aussitôt l'on voit persister
l'espèce de vibration qui a été surprise par le mouvement du tour. Du
moment où l'arbre se met à rouler sur ses coussinets, la vibration, quelle
qu'elle soit, plane, circulaire ou elliptique, tournant k droite ou à gauche,
se trouve subitement affranchie de l'intluence qui lui imprime une série de
métamorphoses pendant la fixité du support. Arrêtez le tour, les défor-
mations reparaissent. Mettez-le de nouveau en mouvement, la vibration est
fixée de nouveau dans une forme et une direction qui n'ont aucun rapport
avec les précédentes. Quand on veut fixer l'oscillation circulaire, il faut
profiter de ce qui a été dit plus haut, il faut lancer la verge dans un plan
oblique à /i5 degrés sur les plans de vibration stable; dans ce cas parti-
culier les déformations successives de la figure du mouvement vibratoire
amènent forcément le cercle que l'on rend permanent en mettant le tour
en marche au moment même où le cercle apparaît.

Quand on a un tour sous la main, on a bien plus tôt fait de reproduire
les phénomènes que de les énoncer, et nous ne doutons pas qu'ils ne soient
très-promptement vérifiés de toutes parts. D'ailleurs la théorie s'en accom-
mode assez bien et le temps n'est pas loin où ils ne sembleront même plus
curieux. Nous avons cru devoir les soumettre dans toute leur nouveauté
à nos lecteurs qui les apprécieront pour ce qu'ils valent en eux-mêmes

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— 400 —

et surtout pour les rapports qui les rattachent h rexpérience du pendule.
Voyez maintenant à quoi se réduit Tinfluence du fil d'acier qui sup-
portait la masse suspendue sous le dôme du Panthéon. En supposant que ce fil
ait eu quelque part aux déformations elliptiques qu'on observait quelque-
fois dans les oscillations de ce vaste pendule, on aurait pu Téliminer
momentanément en opérant dans le plan d'oscillation stable ; bien plus, on
aurait pu l'éliminer complètement en faisant tourner le point d'attache
comme dans l'expérience de la verge vibrante. Ainsi se trouve justifiée,
malgré sa forme paradoxale, l'assertion que nous avons émise au début de
cet article, à savoir, que la rotation du point de suspension, loin de porter
obstacle à l'expérience du pendule, pourrait dans le cas échéant offrir
une dernière ressource pour lutter victorieusement contre les influences
perturbatrices d'un fil réagissant par défaut de symétrie ou d'homogénéité.

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MEMOIRE

• SUK

LE MOUVEMENT DE LA TERRE DÉMONTRÉ

PAR LA ROTATION D'UN CORPS *

(Acadéaiiâ des Sciences. 37 septembre 1852.)

Dans un précédent mémoire, j'ai montré qu'en vertu de l'inertie, le
pkuL d'oscillation du pendule libre est assujetti à garder relativement à la
verticale une position invariable, et j'ai appliqué cette propriété à la
démonstration expérimentale du mouvement de la terre sur son axe. Le
phénomène sensible qui apparaît dans cette expérience est une déviation
relative du plan d'oscillation rapporté à un plan vertical quelconque soli-
daire avec la terrêT Cette déviation est un mouvement angulaire égal et de
si^giijB-iîûntrajre^jfnoiiYemeut de la terre multiplié par le sinus de la lati-
tude où l'on opère.

Cette loi, qu'aucune observation sérieuse n'est venue infirmer, implique
une réduction de la déviation à partir du pôle où elle est totale jusqu'à
Téquateur où elle devient nulle; et sa variation progressive en présence
d'une rotation réellement constante montre assez clairement que la fixité
du plan d'oscillation ne doit être prise dans un sens absolu qu'au pôle

I . Voir C. R. de VAc, des Se, t. XXXV, p. 421.

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— ft02 —

seulemenl, et que dans toute autrejituation à la surface du globe_elle est
seulement relative à la verticale dcmtJa directloix change incessaminent
dansJL'iôspace.

C'est faute d*avoir compris dans son acception véritable la fixité du plan
^ d'oscillation, que beaucoup de personnes se sont fait de la déviation une
/ idée inexacte et ont méconnu la valeur de son uniformité.

Il est pourtant bien évident que le plan d'oscillation physiquement
astreint à contenir toujours la verticale du lieu ne peut pas conserveV une
direction invariable dans l'espace absolu tandis que cette verticale elle-même
se meut incessamment sur la surface d'un cône droit à base circulaire.

Mais si au plan d'oscillation du pendule on substitue le plan de rotation
d'un corps librement suspendu par son centre de gravité et tournant autour
d'un de ses axes principaux, on a à considérer un plan physiquement
défini et qui possède réellement une fixité de direction absolue. C'est pour
réaliser cette conception et en obtenir de nouveaux signes de la rotation de
la terre que j'ai composé et fait exécuter l'appareil que je puis mettre dès
aujourd'hui sous les yeux de l'Académie.

Le corps que j'ai choisi préférablement à tant autre pour lui commu-
niquer un mouvement de rotation rapide et durable est un tore circulaire
en bronze monté à l'intérieur d'un cercle métallique dont un diamètre est
figuré par l'axe d'acier qui traverse le mobile; le diamètre perpendiculaire
est représenté par les tranchants de deux couteaux implantés dans le même
alignement sur le contour extérieur du même cercle. Les couteaux sont
dirigés de telle sorte que les tranchants regardant en bas, le plan du cercle
et l'axe du tore y compris soient horizontalement situés. C'est dans cette posi-
tion et après avoir imprimé au mobile une grande vitesse qu'on introduit le
système dans un cercle extérieur où les couteaux trouvent à reposer sur des
plans horizontaux. Ce second cercle est suspendu à un fil vertical sans
torsion et guidé en même temps par des pivots qui préviennent tout mouve-
ment oscillatoire.

Si l'axe du tore est très-mobile sur ses tourillons, si son cercle envelop-
pant est soutenu par ses couteaux dans un état d'équilibre indifférent, si le
fil qui supporte le tore est réellement sans torsion, il est clair que le tore

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— m —

jouit lui-même d'une entière liberté et qu'il peut pirouetter en tous sens
autour de son centre de gravité. Telle est en efifet la mobilité de ces diffé-
rentes pièces dans l'appareil construit par M. Froment, qu'elles s'agitent au
moindre souffle et qu'il faut quelque précaution pour les amener sans
vitesse dans une position déterminée. Toutefois cette extrême mobilité qui
témoigne de l'habileté du constructeur n'apparaît qu'autant que le corps
révolutif reste en repos. Car dès que le tore est mis en mouvement et
déposé en sa place, le système tout entier se consolide dans l'espace avec
une énergie remarquable. Dans cet état, le corps ne peut plus participer au
mouvement diurne qui anime notre globe; et en effet, bien que son axe,
en raison de sa brièveté, semble conserver sa direction première relati-
vement aux objets terrestres, il suffit d'approcher un microscope pour
constater un mouvement apparent uniforme et continu qui lui fait suivre
exactement le mouvement de la sphère céleste. Cet axe se meut relative-
ment à l'axe du monde comme une lunette parallactique que l'on aurait
pointée dans la même direction sur le ciel. Et comme on dispose arbi-
trairement de la direction primitive de cet axe dans tous les azimuts
autour de la verticale, on peut à volonté donner aux déviations observées
toutes les valeurs comprises entre celle de la déviation totale et celle
réduite par le sinus de la latitude. Quand à l'origine on place l'axe dans le
premier vertical, on a une déviation parallèle au plan de l'équateur et qui
augmente proportionnellement au temps à raison d'un tour entier en
vingt-quatre heures.

Quand, au contraire, on part du plan du méridien, la déviation se fait
suivant les premiers éléments d'un cône semblable au cône tangent au
parallèle terrestre.

Toutefois, cette manière d'observer n'est pas celle que j'ai définitive-
ment adoptée; profitant de la construction de l'instrument qui permet de
décomposer la déviation en deux mouvements partagés entre les deux
cercles qui supportent le tore, j'ai préféré observer isolément la compo-
sante horizontale qui seule déplace un cercle extérieur mobile autour de la
suspension verticale.

Comme l'observation ne peut être prolongée au delà de huit ou dix

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— 404 —

minutes, il arrive que pourvu qu'à Torigine Taxe de rotation soit horizon-
talement dirigé, la déviation observée sur le cercle vertical prend une
valeur indépendante de l'azimut où l'on est placé; cette valeur est précisé-
ment celle qui est donnée par la loi du sinus de la latitude. Pour s'en
convaincre, il suffit d'assimiler la marche de l'axe de rotation à celle d'une
ligne menée vers une étoile quelconque passant à l'horizon. Or il est facile
de démontrer qu'à tout instant les mouvements en azimut de toutes les
étoiles observées très-près de l'horizon sont sensiblement égaux entre eux
et mesurés par le mouvement de la terre compté en sens inverse et mul-
tiplié par le sinus de la latitude.

Si donc, au lieu de viser sur l'axe même du corps tournant, on dirige
le microscope sur le cercle des mouvements horizontaux, on doit s'attendre,
dans les premiers instants qui suivent la mise en train, à les voir se
déplacer conformément à la loi énoncée. Cette loi, il est vrai, ne s'applique
en toute rigueur qu'à une déviation infiniment petite, mais au bout de cinq
minutes l'erreur commise est encore fort petite et insaisissable à ce genre
d'expérimentation. Si d'ailleurs on tenait à élever la méthode à un degré
supérieur d'approximation, il suffirait d'exécuter, dans deux directions
rectangulaires, deux observations de même durée et de prendre la moyenne;
comme alors les erreurs se produisent en sens inverses, elles s'élimine-
raient en grande partie et le résidu persistant deviendrait tout à fait négli-
geable en raison de son extrême petitesse.

On est donc par là complètement affranchi de la nécessité d'opérer
dans un azimut déterminé, on est seulement astreint à partir du plan
horizontal; aussi pour satisfaire à cette indication a-t-on monté au centre
du tore une glace parallèle au plan de rotation et qui, avec le concours
d'une mire et d'une lunette à niveau, permet de satisfaire très-promptement
à cette dernière indication.

Lors donc qu'on opère avec toutes les précautions requises que je ne
puis indiquer dans cette note, quel que soit le sens de la rotation imprimée
au mobile, on obtient à coup sûr avec une déviation dans le sens voulu un
nouveau signe de la rotation de la terre, et on l'obtient avec un instrument
réduit à de petites dimensions, aisément transportable, et qui donne l'image

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— Û05 —

du mouvement continu de la terre elle-même. Vous n'avez plus seulement
sous les yeux, comme avec le pendule, le déplacement progressif d'un plan
idéal plus ou moins bien défini par la trajectoire d'une masse oscillante,
vous possédez des pièces matérielles réellement soustraites à Tentralne-
ment du mouvement diurne; et c'est, je crois, un desideratum qu'un des plus
illustres membres de cette académie, M. Poinsot, signalait dans la science,
même après avoir connu l'expérience du pendule.

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SUR LES
PHÉNOMÈNES D'ORIENTATION DES CORPS TOURNANTS

ENTAAINfiS PAR UN AXE FIXE A LA SURFACE DE LA TERRE

. NOUVEAUX SIGNES SENSIBLES DU MOUVEMENT DIURNE i

(Académie des Sciences, 27 septembre 1852.)

Quand un corps tournant sur un de ses axes principaux est librement
suspendu par son centre de gravité, il donne à la surface de la terre les
déviations apparentes que nous avons étudiées dans le mémoire précédent.
Mais, si au lieu de laisser ce corps libre de pirouetter en tous sens, on assu-
jettit son axe de rotation à ne pouvoir tourner qu'autour d*un axe fixe à
la surface de la terre, on fait naître une force qui tend à ramener son axe
de rotation dans la direction la plus voisine de celle de Taxe du monde et
à disposer les deux rotations dans le même sens. Ces évolutions des corps
tournants donnent ainsi de nouveaux signes très-prompts et très-apparents
du mouvement de la terre.

Pour procéder méthodiquement dans l'exposé de ces faits et pour arriver
à les éclairer par de simples considérations empruntées à la mécanique et
à la géométrie, j'examinerai d'abord le cas où le corps tournant autour de
son axe propre est en même temps assujetti sur un axe vertical autour
duquel il est libre de se mouvoir en même temps. Je supposerai qu*à Tori-

4. Voir C. R, de VAc. des Se, t. XXXV, p. 424.

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— 407 —

gine le corps ait son axe dirigé de Test à Touest et qu'il tourne de droite à
gauche, pour l'observateur qui le voit devant lui, ayant lui-même la face
tournée vers l'orient*.

Dans cette situation le mobile est non-seulement animé de sa vitesse
initiale, mais il ressent encore l'influence de la composante de la rotation
diurne autour de la méridienne du lieu qui agit à la façon d'un couple accé-
lérateur dont l'axe est dirigé suivant cette méridienne. Or ce couple très-
petit par rapport à celui qui anime le mobile ne s'en compose pas moins
avec ce dernier de la manière suivante.

Si l'on se conforme aux représentations enseignées par M. Poinsot,
le couple d'impulsion du corps a son axe qui vise vers l'occident; celui
qui provient de la rotation de la terre a son axe qui vise au midi, et l'axe
du couple résultant, compris dans le plan des deux autres et donné par la
construction du parallélogramme, incline tant soit peu de l'occident au
midi. Il en résulte qu'à l'axe principal sur lequel le corps a été primi-
tivement lancé se substituent une suite d'axes instantanés de rotation
occupant successivement des positions différentes dans le corps et dans
l'espace, et qui s'en vont gagnant peu à peu le plan du -méridien. En même
temps que ce déplacement a lieu, le moment du couple terrestre diminue
de valeur, et enfin il s'annule au moment précis où l'axe instantané
toujours voisin de l'axe principal atteint le plan du méridien. Mais en
vertu de cette nouvelle vitesse acquise qui a modifié le mouvement du
corps, ce plan est bientôt dépassé ; alors le petit couple terrestre reparaît
en sens inverse ; son action rapproche l'axe instantané de l'axe principal,
retarde en même temps le mouvement qui les emporte tous deux hors du
plan méridien, et quand ils coïncident, ils ont atteint tous deux le maxi-
mum de leur excursion. Mais le couple terrestre continuant d'agir les
sépare de nouveau et les ramène vers le méridien qu'ils dépassent
encore, et ainsi de suite.

Il en résulte, en définitive^ que l'axe principal qui est le seul observable

4. Pour que celte indicatioD soit conforme à la représentation du couple ci-après spécifié, il faut
que le corps tourne de droite à gauche, par-dessous, ou que Tobservateur ait la face tournée vers
l'occident. (G. M. Gj.

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— 408 —

s'anime d'un mouvement oscillatoire très-lent autour du méridien où il
finirait par se fixer si la rotation persistait assez longtemps.

Le plan du méridien est donc le seul dans lequel Taxe de rotation se trouve
en équilibre; mais il y peut être conduit par deux chemins différents : Tun
qui amène le mobile tournant parallèlement à la composante de la rotation
terrestre considérée autour de la méridienne, chemin qu'il prend spontané-
ment, et l'autre qui amènerait le mobile tournant en sens inverse. Dans ces
deux conditions le couple terrestre s'annule ; mais, il faut bien le remarquer,
dans la première tout écart fait reparaître le couple affecté du signe con-
venable pour rétablir l'équilibre ; tandis que dans l'autre, le moindre écart
fait renaître ce même couple avec le signe contraire : dans la première
position l'équilibre est stable, dans la seconde il y a encore équilibre, mais
il est instable*

Donc tout corps tournant autour d'un aœe libre de se diriger sans sortir du
plan horizontal fournit un nouveau signe de la rotation de la terre; car cette rota-
tion développe une force d'orientation qui sollicite Vaxe du corps vers le méridien et
dispose le corps à tourner dans le même sens que la terre.

Donc sans le secburs d'aucune observation astronomique la rotation d'un corps
à la surface de la terre suffit à faire reconnaître le plan du méridien.

Le méridien étant actuellement connu, je vais disposer l'axe du mobile
dans ce plan avec liberté de s'y mouvoir sans pouvoir en sortir; c'est-à-
dire que tout en tournant sur son axe ordinaire, le corps pourra s'incliner
comme une lunette méridienne autour d'une ligne horizontale prise dans le
premier vertical.

A l'origine je dirige cet axe horizontalement et je fais encore tourner
le mobile de droite à gauche pour l'observateur regardant au nord * : autre-
ment dit l'axe du couple qui l'anime vise au midi. Mais à peine abandonné
dans cette position l'appareil ressent l'influence du mouvement de la terre
autour de l'axe du monde.

En effet, si l'on applique au cas actuel le même raisonnement que j'ai
développé pour le cas précédent, on trouve à considérer un couple ter-
restre qui incline graduellement l'axe de rotation et ne devient inactif qu^à

4. Il faut faire ici une correction semblable à celle que nous avons indiquée à la page précédeDte.

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— m —

IMnstant où rinclinaison donne une direction parallèle à l'axe du monde.

Quand on lance le tore dans l'autre sens, l'inclinaison commence aussi en

sens inverse, et si la construction de l'instrument le permet elle s'accomplit

en entier jusqu'au point de ramener l'axe et la rotation du mobile parallèles

à ceux de la terre.

Donc tout corps tournant autour d'un axe libre de se diriger sans sortir du

méridien jouit de la propriété de s'orienter parallèlement à l'axe du monde et de

manière à tourner dans le même sens que la terre.

Le résultat de cette expérience doit encore compter pour un nouveau
signe de la rotation du globe ; ainsi que la précédente elle réussit assez
bien pour que je puisse espérer qu'elle sera répétée. Ce n'est pas que je
propose de déterminer de la sorte la position exacte de l'axe du monde,
mais dès qu'on s'est appliqué à rechercher toutes les conséquences méca-
niques de ce fait : la terre tourne sur elle-même, il m'a semblé que parmi
ces conséquences l'une des plus curieuses à constater expérimentalement
était cette propriété d'orientation que la théorie indique dans les corps
animés sous nos yeux d'un mouvement de rotation.

Cette tendance remarquable de l'axe de rotation vers une direction
définie ne laisse pas que de présenter avec la propriété fondamentale de l'ai-
guille aimantée une certaine ressemblance extérieure qui est d'autant plus
frappante que généralement la position d'équilibre autour de laquelle oscille
le nouvel instrument est oblique sur l'horizon, ce qui permet de mettre la
force directrice en évidence en opérant soit dans le plan horizontal comme
on le fait avec la boussole de déclinaison, soit dans un plan vertical comme
on le fait aussi avec la boussole d'inclinaison.

L'appareil spécialement destiné à mettre en évidence et à mesurer
approximativement la déviation d'un corps tournant en toute liberté peut
servir également à produire et à observer les phénomènes d'orientation que
je viens d'énoncer et de décrire. Comme tous ces phénomènes dépendent
du mouvement de la terre et en sont des manifestations variées, je propose
de nommer gyroscope l'instrument unique qui m'a servi à les constater.

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INFLUENCE

DU

MOUVEMENT DE LA TERRE SUR LA TOUPIE

SON INCLINAISON DANS LE PLAN DU MÉRIDIEN

ET SA PR0GRB8S10N d'oGGIDBNT EN OEIENT SUE UN PLAN UOEIZONTAL ^

(SanB date.)

On a cru jusqu'ici que la toupie, qui se tient sur sa pointe en vertu du
mouvement de rotation, tend encore à se redresser de manière à tourner
exactement autour de la verticale du lieu. On a même proposé pour la marine
un instrument fondé sur ce principe, et qui devait donner un horizon artificiel
au moyen d'une toupie armée d'un miroir plan monté perpendiculairement
à l'axe. Cependant, si on a égard au mouvement de la terre, on trouve que
la position d'équilibre d'une toupie en mouvement n'est pas celle où son
axe concorde avec la verticale, mais qu'elle correspond à une certaine ligne
oblique contenue dans le plan du méridien et qui penche vers le midi ou
vers le nord suivant que la toupie tourne à droite ou à gauche. Il est
impossible de donner la valeur de cet angle qui mesure l'inclinaison de la
toupie en mouvement, attendu que cet angle varie avec la forme, la masse

4. Cette note, retrouvée daos les manuscrits de L. Foucault, faisait suite aux minutes des deux
mémoires précédeots : elle n'a pas été publiée, à notre connaissance.

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— 411 —
et la vitesse de rotation de l'appareil. Tout ce qu'on peut dire, c'est qu'il
augmente avec la rapidité du mouvement, avec le moment d'inertie du
système et avec rabaissement de son centre de gravité au-dessous du
point d'appui. Prévenu par le raisonnement que telles étaient les circon-
stances favorables «^ la manifestation de ce nouveau signe du mouvement
de la terre, j'ai fait construire un toton à réflexion que j'ai mis en observa-
tion de la manière suivante :

Une glace parallèle et circulaire, montée perpendiculairement sur un
axe d'acier terminé par une pointe mousse constitue un toton que l'on met
en mouvement à la manière des toupies d'Allemagne. Quand l'appareil est
lancé, on s'en sert comme d'un plan horizontal pour réfléchir une mire
dans l'axe d'une lunette dirigée dans le plan vertical. Si l'appareil est
animé d'un mouvement de précession qui fasse osciller l'image hors du
champ, on le redresse en agissant sur son axe conformément aux indica-
tions de la théorie comme pour précipiter son mouvement conique. Avec
un peu d'habitude, on arrive ainsi très-promptement à restreindre telle-
ment les oscillations de l'image qu'on détermine aisément sa position
moyenne. Cela fait, on substitue au toton la surface d'un bain de mercure,
et du changement de position de l'image on déduit le sens et l'amplitude
de l'inclinaison. Avec les appareils dont je me suis servi, l'angle d'inclinai-
son s'est produit sensiblement dans le sens voulu et il a acquis dans les plus

grandes vitesses la valeur de

Puisque, en elTet, la toupie s'incline dans le plan du méridien et dans le
sens favorable au parallélisme des rotations, il devait en résulter une con-
séquence inévitable : la toupie étant placée sur un plan parfaitement hori-
zontal, le point de contact de son extrémité sur ce plan ne se trouve pas
exactement sur l'axe de rotation, et son excentricité donne naissance à un
petit cercle d'engrènement naturel en vertu duquel la toupie doit se trans-
porter parallèlement à elle-même d'occident en orient, quel que soit le sens
de la rotation du mobile. Pour vérifier cette dernière conséquence qui four-
nit encore un nouveau signe du mouvement de la terre, j'ai fait abandonner
le toton sur un plan de glace parfaitement horizontal et j'ai vu en effet
la toupie cheminer constamment vers l'orient avec une vitesse de...»

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— 412 —

Ces différents phénomènes offerts par la toupie sont évidemment sous la
dépendance de la composante de la rotation terrestre qu'on peut appeler la
rotation équatoriale, parce que, à Téquateur, elle devient totale. Il en résulte
que c'est à Féquateur qu'ils doivent acquérir la plus grande intensité, tandis
qu'ils s'évanouiraient aux pôles et laisseraient la toupie se comporter comme
sur une terre en repos.

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SUR QUELQUES EXPÉRIENCES

TENDANT A DÉMONTRBa

LA TENDANCE DES ROTATIONS AU PARALLÉLISME*

(Académie des Sciences, 26 octobre 1852.)

On peut énoncer ainsi le principe qui m'a servi de guide dans mes
recherches sur Yorientalion et sur Yinclinaison des corps tournants :

Quand un coi^ps tourne autour d'un axe principal et qu'une force ou un système
de forces tend à produire une rotation nouvelle non parallèle à la première^ l^ effet
résultant est un déplacement de l'axe de rotation primitive qui se dirige vers l'axe
de rotation nouvelle par le chemin favorable au parallélisme des deux rotations.

Dans les phénomènes d'orientation et d'inclinaison, la rotation nouvelle
et communiquée est une composante variable du couple terrestre. Mais en
combinant artificiellement deux rotations ensemble^ on peut varier à l'infini
les expériences propres à démontrer le principe précédent; je n'en citerai
que deux.

Que l'on prenne un corps animé d'un mouvement de rotation très-

4. Un extrait de celle noie a élé publié dans les Comptes rendus de VAcad. des Se,
l. XXXV, p. 60i.

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rapide tel que le tore que j'ai choisi comme présentant un grand moment
d'inertie sous une petite surface, et qu'on le fasse reposer sur un point fixe
par un autre point quelconque pris sur le prolongement de son axe hori-
zontalement situé , on aura à considérer à chaque instant : 1* le couple qui
anime le corps et dont Taxe passe au point d'appui; 2^ un couple dû à la
pesanteur et dont l'axe horizontal, que j'appellerai axe de chute, est perpen-
diculaire à Taxe de rotation primitive. Puisque ces deux axes sont dans le
plan horizontal, le déplacement aura lieu dans ce plan; mais comme l'axe
de chute est essentiellement perpendiculaire sur l'autre, il en résulte que
celui-ci ne saurait l'atteindre. En conséquence, le corps circule sans tomber
autour du point d'appui et d'autant plus lentement que sa rotation est plus
rapide.

Cette expérience n'est en réalité que l'exagération du phénomène de
précession; mais elle est tellement saillante, elle contredit si directement les
prévisions habituelles de nos sens, que j'ai cru devoir la produire à l'appui
de la tendance des rotations au parallélisme.

La seconde expérience dont je vais parler, quoique moins frappante
que la première, me semble aussi démonstrative.

Elle consiste à suspendre le corps tournant par les extrémités de son
axe à deux fils inextensibles réunis à une suspension formée par un fil sans
torsion. Si le centre de gravité de l'appareil est abandonné sans vitesse
dans la direction de la verticale, le corps s'oriente sous l'influence du chan-
gement de direction de cette verticale dans l'espace; mais si on le lance à
la manière d'un pendule conique, l'action de la terre disparaît et le corps
circule en maintenant son axe propre constamment dirigé sur la verticale
abaissée du point de suspension. Quand on intervertit le sens de l'oscilla-
tion conique, l'axe du corps se retourne bout pour bout et continue à
manœuvrer de la même manière. Dans tous les cas les deux fils sont iné-
galement tendus, et le fil intérieur ou le plus voisin de la verticale supporte
toujours la plus forte charge.

Cette expérience est encore assez curieuse, et l'explication en est
simple : à chaque instant le corps oscillant comme pendule conique tourne,
indépendamment de sa rotation propre autour d*un axe extérieur, per-

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— ftl5 —

pendiculaire au fil unique, contenu dans le plan de ce fil et de la verticale
et passant par le point de suspension. Or c*est précisément cet axe, dont
la direction est continuellement changeante, qui règle à chaque instant ,
celle du corps tournant.

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INSTRUCTION

SUR LES EXPÉRIENCES DU GYROSCOPE

(Sans date.)

Le gyroscope (PI. 11 et 12), considéré dans son ensemble, se compose:

1* D'un rouage moteur (fig. 2 et 3, pi. 11) ;

2** D'un mobile tournant ou gyroscope proprement dit;

3* D'un pied ou support pour recevoir le mobile en action (fig. 1);

ft*» D'un microscope à pied articulé.

Les expériences à faire sur le mouvement de la terre sont au nombre
de trois: la déviation, l'orientation et l'inclinaison.

L'expérience de la déviation est analogue à celle du pendule; elle
montre le mouvement de la terre par le contraste de la fixité de direction de
l'axe de rotation avec la mobilité angulaire des objets terrestres. Pour faire
l'expérience de la déviation, il faut commencer par équilibrer le gyroscope
a en l'observant à l'état de repos, à la place qu'il doit occuper sur le sup-
port. La pièce du support destinée à recevoir le gyroscope est un cercle
de bronze d d! suspendu à un fil de soie et guidé par des tourillons et un
pivot.

Le cercle est ainsi rendu mobile autour d'un de ses diamètres que
l'on place dans la direction verticale au moyen de vis calantes y \f , et d'un
niveau à bulle d'air posé sur la plate-forme où le constructeur a gravé son
nom. Ce cercle présente encore à signaler deux échancrures c é placées

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- &i7 -

suivant un diamètre horizontal et au niveau de ces échancrures, deux
fourchettes ff, destinées à recevoir et à guider les couteaux du gyroscope.
Ces fourchettes, que Ton lève ou abaisse à volonté en agissant sur les che-
villes saillantes h h! dont sont armés leurs prolongements inférieurs, laissent
déposer le gyroscope exactement à la place qu'il doit occuper.

Quatre masses courantes u u'vv\ montées sur le cercle qui supporte Taxe
du tore, servent alors à amener le gyroscope à l'état d'équilibre indifférent,
ou du moins à lui laisser très-peu de stabilité sur le tranchant des couteaux.

Pour que le mobile soit également libre autour de la verticale, on le
soulève au moyen du fil dont on annule la torsion en agissant sur le bou-
ton de suspension m ou sur l'écrou par lequel il prend appui sur le tube
évidé n.

Le gyroscope ayant ainsi acquis toute liberté de se mouvoir autour de
son centre de gravité, on lui imprime la rotation qui doit fixer sa position
dans l'espace. On l'enlève donc pour le mettre en relation avec le rouage
moteur (fig. 2 et 3, pi. 1 1). Une fois mis en place, on ferme les verrous s sY s"'
qui Tem pèchent de s'échapper, et l'on agit sur la manivelle œ jusqu'au
point de lui communiquer une vitesse d'environ un tour par seconde. Pen-
dant que le rouage continue de tourner par la vitesse acquise, on ouvre les
verrous, on enlève le gyroscope et on le remet en place au moyen des
fourchettes qui servent de poseurs.

Si l'appareil a été bien équilibré et si l'axe de rotation a été abandonné
en position horizontale, la déviation se produit aussitôt. Pour l'observer,
l'on peut employer deux moyens différents, l'aiguille et le microscope.
L'aiguille, longue de 30 à &0 centimètres, se place à frottement sur
le prolongement du pivot inférieur de l'axe vertical, son extrémité est
repérée sur l'une des divisions de l'arc de cercle en carton que l'on
met à la main en position convenable, et peu à peu Ton voit cette aiguille
dévier vers la gauche de l'observateur placé en dehors de l'arc et tourné
vers l'instrument.

Le microscope, qui grandit les distances, rend le mouvement aussitôt
visible; on le dirige sur de fines divisions, représentant les dixièmes de
degrés, tracées sur une saillie k à l'extérieur du cercle vertical, et si l'on a

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— &18 —

égard à la direction de la lumière et à la disposition d*un miroir éclairant
dont le microscope est pourvu en arrière des lentilles, on peut disposer les
choses de manière à rendre les divisions et le mouvement relatif parfaite-
ment visibles. Seulement, comme le microscope renverse les images, ce
mouvement apparent est interverti.

On n'est bien sûr d'avoir observé la vraie déviation qu'après l'avoir
vue se produire dans le même sens malgré le renversement du mouve-
ment de rotation imprimé au gyroscope.

L'inclinaison et l'orientation diffèrent essentiellement de l'expérience
précédente et sont fondées sur le principe de la concordance des rotations
dont il convient de donner d'abord une démonstration expérimentale.

On met en place une tablette tournante qui se monte sur l'une des
boites de l'instrument; sur cette tablette, on pose un support en acajou
qui, au sommet de chaque montant, porte une plaque d'acier entaillée;
puis, ayant imprimé un mouvement de rotation peu rapide au gyroscope,
on engage les tourillons du cercle dans les entailles des deux plaques
d'acier. Ainsi placé, le gyroscope, préalablement équilibré, garde indiffé-
remment toute position possible autour des tourillons. Mais si l'on fait
tourner la tablette dans un sens ou dans Tautre, aussitôt le gyroscope
s'incline, et, après quelques oscillations, l'axe de rotation se fixe dans la
verticale, c'est-à-dire dans une direction parallèle à celle de l'axe de rota-
tion du support; de plus, on constate que les deux rotations, celle du tore
et celle imprimée à la tablette, deviennent concordantes. Pour confirmation,
on fait tourner la tablette en sens inverse, ce qui oblige le gyroscope à
culbuter, de manière que l'axe se retourne bout pour bout.

Appliquant ce principe au mouvement de la terre, on met en évidence
les phénomènes de l'inclinaison et de l'orientation.

Pour l'étude de l'inclinaison, le gyroscope a peut aussi prendre place
sur le support dfif' en reposant par le tranchant des couteaux;/ sur les sur-
faces d'acier poli i disposées à cet effet. Les couteaux étant dirigés de l'est
à l'ouest, l'axe du corps est libre de se mouvoir dans le plan du méridien.
Au moyen des masses courantes, on l'amène avec soin dans un état
d'équilibre indifférent ; maintenant, au moyen du rouage, on le fait tourner

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— 419 —

rapidement d'occident en orient, suivant le sens de la composante du
mouvement de la terre projetée sur le premier vertical; le mobile étant
remis en place, s'inclinera de manière à simuler la position de la terre
dans Fespace et à se mettre en concordance avec elle pour la position de
Taxe et pour le sens de la rotation. Si le gyroscope tourne en sens con-
traire, Tinclinaison commence également en sens opposé ; mais elle est
bientôt limitée par la construction des couteaux, qui ne permet pas à
l'évolution de s'accomplir entièrement.

L'expérience de l'orientation consiste à suspendre l'axe du corps
tournant comme l'aiguille d'une boussole de déclinaison, et montrer que
dans ces conditions il tend à se placer dans le plan du méridien.

On prend le gyroscope, on engage les collets de Tanneau dans les
échancrures ff du cercle vertical de support. Dans cette situation, l'axe du
tore au repos est indiiTérent à toute position qu'on lui donne dans le plan
horizontal dont il ne saurait sortir; l'instrument étant calé, le fil sans
torsion et le pivot inférieur soulagé du poids du mobile et des anneaux,
l'appareil jouit d'une extrême mobilité. On imprime alors au tore une
vitesse, on le remet en place, et on l'abandonne à l'action de la terre.
Bientôt l'influence directrice devient manifeste, et l'on voit le gyroscope
osciller de part et d'autre du plan du méridien. De plus, on constate
qu'en passant par sa position d'équilibre, le mobile tourne en concor-
dance avec la composante efficace du mouvement de la terre.

Cette théorie delà concordance des rotations conduit à une conséquence
qui se vérifie par une expérience curieuse.

On arme d'un crochet le prolongement de l'axe du gyroscope a> et lui

ayant comnuiniqué une grande vitesse, on pose l'extrémité du crochet dans

une capsule d'acier qui forme le sommet d'un support, puis Taxe étant

tant soit peu relevé au-dessus de la direction horizontale, on le lAche , en

obéissant doucement au mouvement de précession qui tend à se produire,

bien différent de ce qu'il serait au repos, le gyroscope, abandonné ainsi

dans une position qui place sa masse entière en dehors du point d'appui,

se soutient en surplomb et circule lentement autour du support. A mesure

que la rotation diminue de vitesse, cette translation devient plus rapide

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— 420 —

et finirait par compromettre la stabilité du système si l'on ne se hâtait
de mettre fin à rexpérlence.

Ces diverses expériences ne réussissent qu'autant que le mobile
tourne exactement autour d'un axe principal; on arrive à remplir cette
condition en distribuant convenablement les masses des vis plongeantes qui
pénètrent dans Fépaisseur du tore. L'appareil est à cet égard livré tout
réglé, et il est expressément recommandé aux expérimentateurs de ne
point troubler un état d'équilibre qu'ils auraient peine à reproduire.

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SUR UN HÉLIOSTAT NOUVEAU*

(Académie des sciences, 18 mars 1862.)

J'ai rhonneur de présenter à rAcadémie un nouvel hélioslat que je
viens de construire d'après les indications qui m'ont été fournies par
M. Léon Foucault. Cet instrument a spécialement pour objet d'exécuter dans
les conditions d'une extrême stabilité les fonctions nécessaires pour diriger
d'une manière précise des miroirs de très-grande dimension. L'héliostat, tel
qu'on Fa construit jusqu'à ce jour pour les besoins de la physique, n'agis-
sait utilement que sur un faisceau lumineux de 6 à 8 centimètres de
diamètre ; du reste, on n'exigeait pas que le rayon réfléchi gardAt une
direction absolument fixe, et pourvu que les écarts restassent contenus
dans les limites de Tangle solaire, les expériences se poursuivaient avec
régularité.

Aujourd'hui, pour les démonstrations de l'enseignement public comme
pour les applications variées de l'astronomie et de la photographie, il
devient indispensable d'opérer sur une plus grande quantité de lumière,
de recueillir de larges faisceaux et de les fixer aussi exactement que pos-
sible dans une direction déterminée.

De tous les héliostats connus, le plus élégant et le^plus facile à mettre
en position, celui qui résout le problème de la manière la plus générale et

4 . Note présentée par M. Duboscq. Voir C. R. de l'Acad. des Se, t. LIV, p. 648.

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— 422 —

la plus élégante est sans contredit rhéliostatde M. Silbermann. En plaçant
son miroir au centre des mouvements et en prenant ses points d*appui sur
deux arcs extérieurs et concentriques, M. Silbermann a donné à son héliostat
la propriété de passer dans bien des positions inabordables à tous les autres
instruments du même genre. Mais ces avantages, que tout le monde a
sentis, n'ont pas pu se concilier avec la nécessité de supporter et de faire
mouvoir un puissant miroir.

Il fallait donc recourir à une autre disposition. Dans le nouvel instru-
ment que je mets sous les yeux de l'Académie, le miroir métallique, qui
n'a pas moins de 30 centimètres de longueur sur 15 de large, a pour
support une colonne verticale sur laquelle il repose par l'intermédiaire
d'un disque qui rappelle en tout point le miroir circulaire de l'héliostal d?
S'Gravesande. En eifet, ce disque est suspendu par deux tourillons diamé-
tralement opposés, et il est mis en mouvement par l'action d'une aiguille
horaire sur une tige normale fixée à son revers. Ce miroir, appliqué sur
ce disque et qui le déborde de tous côtés, peut tourner dans son propre
plan autour de leur centre commun ; et comme il importe qu'à tout instant
sa plus grande dimension coïncide avec le plan de réflexion, on satisfait à
cette condition en prolongeant en arrière l'aiguille directrice et en enga-
geant sa deuxième extrémité dans une coulisse fixée au revers du miroir
suivant le sens de sa plus grande longueur. L'aiguille directrice, la queue
normale du disque et la coulisse du miroir forment ainsi un triangle rec-
tangle incessamment compris dans le plan de réflexion et dont l'hypoténuse
a une longueur invariable. L'aiguille directrice représente le rayon incident^
et le rayon réfléchi est figuré par la ligne même qui passe par le point de
croisement de l'aiguille avec l'axe horaire et par le centre du disque ; cette
ligne est égale aux deux moitiés de l'aiguille et partage le triangle rectangle
en deux triangles isocèles égaux.

Le centre principal de l'instrument est le point où l'aiguille conductrice
du miroir croise l'axe horaire qui lui donne le mouvement. Pour disposera
volonté de la direction du rayon réfléchi, il suffit de faire mouvoir sphéri-
quement le centre du disque autour de ce point central. Dans ce but,
on prend comme centre fixe de tous les mouvements un autre point situé

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— 423 —

plus bas dans la projection verticale du centre principal; on rattache à ce
point la base de la colonne du miroir par une bielle de longueur invariable,
et en vertu du parallélogramme ainsi formé, on peut déplacer la colonne
en tous sens et par ce moyen diriger le rayon réfléchi sans altérer la
distance des centres.

Le reste de l'instrument ne présente rien de particulier. L'axe horaire
est mis en mouvement par un rouage d'horlogerie; son inclinaison fixe est
adaptée à une localité donnée; en cela on a suivi l'usage des construc-
teurs des instruments astronomiques, qui ne se croient pas obligés d'établir
des équatoriaux à latitude variable. L'aiguille directrice du lAiroir se met
à la déclinaison du jour au moyen d'un demi-cercle gradué, armé d'une
pinnule et monté sur un centre réel.

Pour mettre l'instrument en position, la marche à suivre est exacte-
ment celle qui a été recommandée à l'occasion de l'héliostat de M. Silber-
mann. Des quatre conditions à remplir, qui consistent à mettre l'instrument
dans le méridien et à la latitude du lieu, à l'heure et à la déclinaison du
jour, il suffît que deux quelconques soient primitivement satisfaites pour
qu'on puisse généralement remplir les deux autres en s'aidant de la
pinnule montée parallèlement à l'aiguille directrice.

En résumé, on voit que le nouvel instrument est caractérisé par deux
particularités qui, dans les héliostats déjà connus, ne se rencontraient qu'à
Fexclusion l'une de Tautre. En premier lieu, le miroir pose d'aplomb sur
une colonne verticale inflexible capable de supporter un poids considérable;
en second lieu, le miroir de forme allongée s'oriente spontanément suivant
le plan de réflexion, de manière à se projeter dans le sens favorable au
faisceau réfléchi.

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NOTE
SUR UN GRAND HÉLIOSTAT

(Société de Photographie, 21 novembre 1862.)

J'ai rhonneur de mettre sous vos yeux un nouvel héliostat dont le
miroir me paraît de dimension à satisfaire à toutes les exigences de Tam-
plification photographique. Qu'est-ce qu'un héliostat? C'est un porte-lumière
qui marche tout seul. Ici, le miroir, qui n'a pas moins de 80 centimètres
sur ÛO, est relié à un mécanisme qui se charge pendant toute la durée du
jour de le mouvoir peu à peu, de manière k faire la part du mouvement
apparent du soleil et à réfléchir dans une direction invariable la lumière
qu'il nous envoie.

Le soleil a, comme vous savez, une marche qui varie sans cesse dans
les différents pays et aux différentes époques de Tannée. Un héliostat com-
plet devant à la rigueur, comme celui que l'on doit à M. Silbermann, faire
face à toutes les éventualités du problème, il devrait fonctionner sous toutes
les latitudes, en toute saison, et renvoyer au gré de l'opérateur le rayon
réfléchi dans une direction quelconque. Je n'ai pas cru qu'il fût nécessaire
de traiter la question d'une manière aussi générale. J'ai supposé que cette
machine, installée à poste fixe, ne ferait jamais partie du matériel de voyage

<• Voir Bulletin de la Soc, de Phot., 4862, p. 286. Une note sur le même sujet a été présentée
à l'Académie des Sciences, par M. Duboscq, le 20 octobre 4862. Voir Compte Rendu de lAcad.
des Se, t. LV, p. 644.

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— 425 —

et j'ai écarté la complication des latitudes variables. J'ai admis également
que dans vos expériences le faisceau de lumière solaire gardait à peu de
chose près une direction horizontale et j'ai limité son inclinaison dispo-
nible à la petite étendue qui suffit amplement aux nécessités du centrage
et à l'ajustement des appareils optiques.

Ainsi réduit à ses éléments essentiels, l'appareil se compose : l"" d'un
miroir libre de se mouvoir en tous sens autour de son centre et solide-
ment porté sur une colonne verticale;

2^ D'une horloge , réglée par l'échappement et le pendule du métro-
nome ;

3* D'un axe horaire, incliné parallèlement à Taxe du monde ;

k" D'une aiguille directrice, montée sur un arc de déclinaison et
articulée avec la tige noimale du miroir.

Le premier soin pour poser l'héliostat est de caler la table au
moyen du niveau et de placer l'axe moteur à peu près dans le plan du méri-
dien. On cherche sur l'arc de déclinaison la date du jour qu'on amène
en face de l'index, et on met le cadran à peu près à l'heure. Dans cette
position approchée, on voit alors un filet de lumière solaire qui passe à
travers la pinnule et va former image sur la plaque opposée où deux traits
gravés se coupent à angle droit. Pour donner à l'héliostat sa position
exacte, il ne reste plus qu'à ramener l'image sur le point de croisement;
pour cela on combine le mouvement de l'instrument tout entier sur son
pivot central avec celui du cadran horaire. On met enfin l'horloge en
marche et on serre la pince qui met le cadran en prise avec le rouage. Veut-on
maintenant aligner son faisceau dans une diretUion déterminée, on fait
tourner le pignon qui déplace la colonne et les rayons réfléchis sont
obligés de suivre la direction de la ligne qui passe par le centre des
mouvements du miroir et par le milieu de l'aiguille directrice.

On comprend aisément pourquoi le miroir a une forme allongée. Pour
renvoyer horizontalement le soleil dans nos habitations, il faut toujours
recourir à une réflexion plus ou moins oblique; il était nécessaire de faire
la part de l'inclinaison qui réduit dans une forte proportion la projection
de la surface réfléchissante. Mais il ne sufl^it pas de donner au miroir

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— 426 —

cette forme allongée, il fallait encore qu'il pût de lui-même s*orienter dans
le plan de réflexion ; c'est pour cela qu'il tourne sur des galets et qu'il se
relie à l'aiguille directrice par une coulisse fixée parallèlement au revers
du cadre.

Toutes ces conditions qu'il fallait remplir ont été parfaitement com-
prises par M. Duboscq. Cette grande machine fonctionne comme un instru-
ment de précision. En la mettant à exécution, M. Duboscq a trouvé l'occasion
d'y apporter le perfectionnement d'un ressort dissimulé dans la colonne da
miroir et qui l'aide à franchir les positions diflSciles qu'on ne rencontre pas
dans la pratique, mais qui n'auraient pas manqué de donner prise à la cri-
tique. C'est une amélioration, que j'apprécie vivement, et qui donnerait
une haute idée du sens pratique de l'artiste, si nous n'avions eu déjà tant
de fois l'occasion de nous faire à cet égard une opinion bien motivée.

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DESCRIPTION DE L'HÉLIOSTAT'

PREMIER MODELE.

Le miroir M (fig. 24) de forme allongée repose sur une colonne verticale V
h fourchette par l'intermédiaire d'un plateau circulaire Psur lequel il tourne
à frottement doux autour deJeur centre commun. Ce disque P est suspendu
par deux tourillons aux. extrémités des deux bras de la fourche et il porte
à son revers une tige normale C'N par laquelle le mouvement lui est
communiqué. Un rouage moteur est contenu dans la boite cylindrique B et
fait mouvoir à raison d'un tour en vingt-quatre heures un axe horaire XX'
incliné, suivant la latitude du lieu. Cet axe contenu à l'intérieur du tube T
porte à son extrémité supérieure un centre sur lequel est monté un demi-
cercle D qui comprend l'arc des déclinaisons solaires. Le plan de cet arc
suit le mouvement de l'axe avec lequel on le rend solidaire au moyen
d'une vis de serrage. Parallèlement au diamètre de ce demi-cercle, règne
une tige d'acier, sorte d'aiguille motrice qui, par une de ses extrémités N,
s'articule avec la tige normale et dont l'autre extrémité N\ s'engage dans
une coulisse fixée au revers du miroir dans un plan passant par les tou-
rillons du disque. L'aiguille motrice, la tige normale et la coulisse du miroir
forment un triangle rectangle sur lequel repose la théorie de l'instrument.
La colonne V, qui supporte le miroir est susceptible de recevoir deux
mouvements différents : un mouvement de translation et un mouvement
d'abaissement ou d'élévation; mais, quelle que soit sa position, ilestnéces-

4. Mémoire à l'appui d'une demande de brevet (17 mars 486Î) et d'une demande d'addition
48 octobre 4862). — Voir Collection des Brevets, n« 48,900.

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— Ù28 —
saire que le milieu C de la droite qui forme Taxe des tourillons du disqw
se tienne à une distance invariable du point C de Taxe horaire situé sur k
centre de Tare de déclinaison.

Pour remplir cette condition, on prend comme centre de mouvemeol

/

Fig. 24.

un axe vertical A situé dans la projection du point C et fixé au centre d'an
cercle denté qui constitue la base de l'appareil. Sur ce cercle repose»
comme une sorte d'alidade, une large bande métallique qui, par l'aclion
d'un pignon R circule autour de l'axe A, entraînant la colonne V dont le
pied monté à coulisse est reliée à l'axe par une bielle articulée LL'. V^^
de la colonne est formé par une arbre cylindrique en fer, solideffieni
rivé sur la plaque de fond; à sa partie inférieure, cet arbre est fileléea
pas de vis pour recevoir un large écrou moleté, sur lequel repose le p
de la colonne creuse qui, par ce moyen, monte et descend dans une
étendue sufiGsante pour l'usage.

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— 429 —

De la combinaison des deux mouvements produits par le pignon et
par Técrou, il résulte que le point de la colonne situé au niveau de l'in-
sertion V de la bielle se meut sur une zone sphérique centrée sur le point
de Taxe A correspondant à l'autre extrémité L de cette bielle. Comme
ces deux points L U sont astreints à garder respectivement avec les points
C et G' des distances égales et invariables, le système de ces quatre points
forme un parallélogramme qui oblige le point G^ à se mouvoir également
sur une zone sphérique centrée sur G; en d'autres termes, quelles que
soient les positions données à la colonne, le point G' est assujetti à garder,
à partir du point G, une distance égale k L V.

Théorie et mage du nouvel héliostai. — La théorie de ce nouvel instru-
ment est à peu de chose près la même que celle de Théliostat de S'Grave-
sande : Taxe moteur X étant placé dans le méridien du lieu, on met le
cercle qui porte l'aiguille motrice à la déclinaison du jour, puis on l'amène
dans le plan horaire actuellement occupé par le soleil; ces conditions
remplies, l'aiguille motrice vise droit au soleil et continue de le suivre
pendant toute la journée. Gette aiguille représente donc à tout instant
la direction changeante des rayons incidents. Une partie de ces rayons
tombent sur le miroir; il s'agit de montrer que par leur réflexion, ces
rayons ne cesseront pas de prendre la direction de la droite fixe CG'.

En effet, par construction, la longueur G N de l'aiguille est égale
à ce ; au contraire G'N est variable, mais le triangle CG'N est toujours
isocèle et compris dans le plan de réflexion et comme le côté variable C N,
est formé par la normale au miroir, ce dernier occupe la position vou-
lue pour réfléchir le rayon suivant GC; car, 1^ il est perpendiculaire
au plan de réflexion, et 2** sa normale est parallèle à la bissectrice de
l'angle formé par les directions croisées du rayon incident et du rayon
réfléchi. Ainsi il est démontré que, pendant toute la durée du jour, les
rayons réfléchis sur le plan mouvant du miroir prendront la direction
fixe ce.

Mais l'instrument exécute encore une autre fonction : outre qu'il
dispose le plan réflecteur sous l'incidence voulue, il oriente le miroir dans
ce même plan de manière que, dans les positions obliques où il se projette

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— ftafo —

habituellement, la réflexion qu'il subit porte exclusivement sur sa plus grande
longueur. C*esl pour remplir cette condition que le miroir qui est plas
long que large a été rendu mobile sur le plan du disque qui le supporte.
Dès lors, en prolongeant l'aiguille motrice au delà du point C, et en enga-
geant la deuxième extrémité dans la coulisse, menée parallèlement au
grand diamètre du miroir, on est assuré de le maintenir orienté dans la
direction utile. Cette dernière particularité, combinée avec la condition de
faire porter le miroir sur un support vertical, constitue la nouveauté et
l'avantage de la nouvelle disposition en ce qu'elle permet de donner au
miroir un poids et des dimensions considérables sans compromettre le
jeu du mécanisme destiné à le faire mouvoir avec précision. Aucun des
héliostats précédemment décrits ne jouissant à beaucoup près de cet
ensemble de propriétés, il m'a semblé qu'en les réunissant dans un même
instrument j'obtenais un résultat nouveau qu'il était intéresssant de
signaler.

Pour faciliter la pose de l'instrument comme pour le surveiller dans sa
marche, j'ai conservé l'usage de la pinnule fixée parallèlement à l'aiguille
motrice; mais au lieu de monter tout l'instrument sur une plate-forme
tournante qu'on jugeait nécessaire pour rechercher le méridien, je le fais
reposer directement sur des vis calantes^ combinées avec une vis centrale
sur laquelle il pivote au moment de la pose et qui, en se relevant, le laisse
reprendre son assiette normale.

DEUXIÈME MODÈLE.

HÉLIOSTAT DB GRANDES DIMENSIONS.

Ce modèle est conforme, comme description générale, à l'appareil pré-
cédemment décrit; il en diffère seulement, indépendamment des grandes
dimensions du miroir (0'°,80 sur 0",/iO) , par les détails suivants :

La colonne V (pi. 13) qui porte le miroir, au lieu d'être montée à cou-
lisse sur l'alidade qui la transporte autour du centre, est fixée directement sur

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— 431 —

cette alidade. Le mécanisme primitif avait été imaginé en vue de permettre
de varier l'inclinaison du rayon réfléchi; on a pu le supprimer parce que,
dans la pratique, cette inclinaison est toujours très-faible. On profite alors
de l'espace rendu libre, pour y établir le demi-cercle denté D, sur lequel
engrène le pignon P qui sert à transporter le miroir et à diriger le rayon
réfléchi à droite et à gauche du plan du méridien.

Le moteur a dû être approprié aux dimensions de l'appareil, il consiste
en un rouage à cinq mobiles réglé par le pendule et l'échappement du
métronome et qui reçoit le mouvement d'un ressort d'acier, représentant
une force motrice d'environ 6 kilogrammètres. Ce rouage marche six heures
et il est contenu tout entier à l'intérieur de la boite B. Le mouvement se
transmet par un pignon 0 à la roue H dont le limbe est divisé en heures et
minutes.

Quelle que soit l'énergie du moteur et la perfection d'exécution, on
reconnaît aisément qu'il y a des positions où l'amplification du mouvement
crée d'énormes résistances. Cette imperfection qui subsistait dans le premier
appareil a complètement disparu par l'addition d'un ressort spiral R (fig. 2
pi. 13) fixé d'une part à la partie fixe de la colonne et d'autre part h la par-
tie mobile qui supporte le miroir. Ce ressort est armé, une fois pour toutes,
de manière à agir sur les pièces qu'il entraîne dans le sens du mouvement
du ciel. Par la considération des espaces relativement parcourables aux
différentes positions de l'appareil, on s'assure aisément que ce ressort ainsi
placé vient en aide au rouage moteur dans les circonstances précises où la
force viendrait à manquer. Par ce moyen l'appareil passe également bien
dans toutes les positions usuelles ^

Il faut ajouter enfin que le grand miroir repose sur trois galets équi-
distants G G, montés sur le contour du cercle sous-jacent et dont l'établis-
sement a été nécessité par le poids du miroir.

4. L'idée de remploi de ce ressort auxiliaire fut indiqué à L. Foucault par M. Duboscq, Thabile
<:oDStrucleur qui avait établi déjà, avec un soin extrême, le premier modèle d'I^éliostat.

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SIDÉROSTAT

M. Foucault, on le sait, a fait construire par M. Duboscq, en 1863, un
nouvel héliostat susceptible de comporter de grandes dimensions. Ce qu'on
ne sait pas, c'est qu'il avait, en améliorant encore les conditions de stabilité
de cet instrument, appliqué son idée à la construction d'un appareil astro-
nomique, le sidérostal '. Pour le décrire sommairement, j'ai eu recours i
mes souvenirs, aux souvenirs de quelques amis de M. Foucault, et enfin au
magnifique modèle en bois construit aux frais de notre confrère et con-
servé par M. Eichens, l'habile et consciencieux artiste qui lui a prêté dans
bien des circonstances un si précieux concours.

La disposition habituelle des instruments astronomiques, lunettes ou
télescopes, ne permet pas d'y adapter aisément des appareils nécessaires à
l'étude des propriétés de la lumière des astres (photométrie, photographie,
polarisation, spectroscopie). De plus, l'instabilité des équatoriaux devient
très-grande lorsqu'on y adapte des appareils souvent lourds et excentriques
qui dérangent l'équilibre.

Le sidérostat a pour but d'éviter ces inconvénients et de permettre à
l'astronome d'observer la lumière des astres exactement comme lephysi-

4. Extrait d'une note lue à rAcadémie des sciences par M. H. Sainte-Claire Deville, le
2 mars 4868. Comptes rendus de VAcad. des Se, t. LXVI, p. 387. Aucune note de L. Foucault rela-
tive à cet instrument n'a pu êlre retrouvée.

2. Il semble que depuis longtemps L. Foucault s'occupait de cette idée, car il existe dans les
papiers qu'il a laissés plusieurs croquis portant la date de novembre i86i, et portant le titre Sidé-
rosUU.

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— Û33 —

cien étudie la lumière du soleil dans la chambre obscure, en employant à
ces recherches des instruments qui se trouvent dans les cabinets de phy-
sique, et sans avoir à en changer ni la forme ni la disposition.

Le sidérostat se compose essentiellement : l'' d'un miroir plan argenté,
mû par une horloge, de manière à renvoyer dans une direction horizontale
constante les rayons de Taslre que l'on veut observer; 2° d'un appareil
objectif fixe, réflecteur ou réfracteur, qui concentre ces rayons en un
foyer *. Ce foyer se trouve à l'orifice d'une chambre obscure qui peut être
chauffée au besoin, et dans laquelle l'astronome se livre à son aise, sans
fatigue et sans souffrance, à toutes les expériences et à toutes les mesures
qu'il désire exécuter. Des manettes lui donnent le moyen d'agir sur le miroir
et d'en changer à volonté la direction.

Si le miroir plan reste immobile , cet appareil peut être employé
comme un équatorial aux mesures des positions relatives des astres. C'est
aussi le véritable instrument pour la construction des cartes célestes,, et
M. Wolf s'est mis en mesure d'y adapter un appareil au moyen duquel
l'astronome obtiendrait immédiatement la reproduction des constellations
célestes.

M. Foucault avait associé M. Wolf à la conception d'un projet de
sidérostat à construire à l'Observatoire. 11 s'était réservé le miroir et son
mouvement : M. Wolf avait fait le projet du télescope horizontal et de la
chambre noire.

Ce projet n'ayant pas été mis à exécution, M. Foucault prit le parti de
construire chez lui le premier sidérostat. Il disposa pour le recevoir le
second étage de la maison de la rue d'Assas (appartenant à sa mère), con-
verti en chambre obscure avec ses dépendances. Un modèle de miroir fut
exécuté pour lui par M. Eichens , avec l'ensemble des dispositions néces-
saires pour modifier l'angle horaire et la déclinaison. Notre malheureux
confrère a été frappé le jour même où se terminaient ces préparatifs.

1. La fixité de Tappareil objectif présente cet avantage considérable d'éliminer toute influence
des flexions du miroir ou des lentilles, flexions impossibles à empêcher complètement lorsque ces verres
ont à prendre diverses positions dans Tespace. 11 est vrai qu'il reste la flexion du miroir plan; mais
rien ne limite l'épaisseur du miroir, puisqu'il est porté par des axes excessivement courts.

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- 43i -

L'astronomie physique en France ne peut disposer d'appareils aussi
parfaits que ceux qui sont possédés par les étrangers. Avec le sidérostat,
notre pays prenait immédiatement Tavance : telle était l'opinion de
M. Foucault; elle détermina la résolution qu'il ne put accomplir.

Une des applications les plus intéressantes du sidérostat était celle
qu'en voulait faire M. Foucault à l'étude permanente du soleil* Dans uDe
des salles les plus fréquentées d'un observatoire, il voulait disposer un
appareil donnant sur un écran quadrillé une image fixe et amplifiée du
soleil. L'apparition et la forme de taches, le passage d'un astéroïde sur le
disque solaire, auraient été un sujet d'études continuelles faites, sans danger
pour les yeux, par toutes les personnes que leurs occupations amènent sans
cesse à traverser cette salle.

Dans la photographie du soleil, M. Foucault voulait employer, avecle
sidérostat, un objectif de très-long foyer achromatisé pour les rayons chi-
n^iques. Un second miroir presque normal au faisceau réfracté recevait
celui-ci à une distance égale à la moitié de sa longueur focale et ramenait
l'image à se former sur la paroi antérieure de la chambre noire auprès de
l'objectif même. L'observateur se trouvait ainsi à portée de l'image et du
miroir mobile, malgré la grandeur de la distance focale de l'objectif.

On voit comment l'étude du sidérostat avait été poussée par notre
confrère jusque dans ses derniers détails, et combien il est à regretter que
cet appareil n'ait pu être réalisé dans le cabinet de la rue d'Assas.

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SUR UN
RÉGULATEUR ISOCHRONR DU MOUVEMENT UNIFORME^

(23 août 1862.)

Ce mémoire a spécialement pour objet d'établir d'une manière rigou-
reuse les conditions d*isochronisme du pendule conique pour en faire le
régulateur naturel des machines motrices.

L'application déjà ancienne du pendule aux horloges offre le plus par-
fait exemple du rôle que peut jouer un pareil mobile associé à un méca-
nisme moteur. Le pendule une fois lancé et livré à lui-même rentrerait
bientôt dans le repos; de son côté, le rouage, s'il agissait seul, prendrait
une vitesse variable et indéterminée; mais, associés l'un à l'autre, le rouage
et le pendule forment un système dont le mouvement se perpétue avec une
régularité qui le rend spécialement propre à la mesure du temps.

Le mouvement des horloges réglées par le pendule ordinaire est néces-
sairement intermittent, et le système d'échappement qui en modère la
vitesse devient Inapplicable dès que l'on veut produire un mouvement
continu; de là est venue la pensée de recourir au pendule conique dans les
circonstances où Ton se propose de régler une machine qui doit se mouvoir
uniformément; mais, comparé au pendule ordinaire, le pendule conique,
oscillant circulairement, présente une infériorité très-grande provenant de
l'accélération qu'il subit dans les grandes amplitudes. Théoriquement, l'iso-

4. Notes manuscrites de l'auteur. — Voir aussi CoUection des BreveU, n« 60,642.

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— 436 —

chronisme n'a lieu qu'à la limite des petites oscillations, et, par le fait,
cette limite reste beaucoup trop restreinte pour qu'on puisse utilement eQ
tirer parti.

Huyghens, qui le premier appliqua le pendule aux horloges, indiqua
pour le pendule conique une disposition qui devait remédier aux yariations
de vitesse. La condition essentielle pour que le pendule conique conserve
une durée de révolution constante et indépendante de l'angle d'écart, c'est
que la distance verticale entre le point de suspension et le centre de niasse
demeure invariable; or, si l'on suppose ce centre assujetti à se mouvoir
sur un paraboloïde de révolution centré sur l'axe de suspension, comme
dans la parabole la sous-normale est constante, la condition posée se
trouve exactement remplie. La masse du pendule était donc suspendue à
une lame flexible appliquée sur une développée qui tournait avec Taxe;
dès lors, la lame de suspension, se déroulant plus ou moins, obligeait le
centre de masse à se maintenir à la surface du paraboloïde. Cet appareil,
analogue au pendule cycloïdal, en avait tous les défauts, et fut également
abandonné.

En 1847, Pecqueur, attaquant la question par un autre côté, voulut réa-
liser l'invariabilité de la distance verticale en allongeant la tige de suspen-
sion proportionnellement à la sécante de l'angle d'écart. En conséquence, il
composa cette tige avec des tubes et des ressorts-hélices tellement combinés
que, la masse une fois suspendue, la longueur réelle de cette tige complexe
fût égale à Vallmgement total des ressorts. Cette condition une fois remplie,
la force centrifuge développée dans les grandes amplitudes produisait sur
les ressorts un surcroît d'extension qui, dans l'hypothèse la plus probable
sur l'élasticité, devait maintenir la masse, quelle que fût sa vitesse, dans un
même plan horizontal. C'était là une ingénieuse conception, mais elle ne
tenait pas compte de l'imperfection des ressorts qui , soumis à l'influence
d'une tension continue, s'allongent progressivement et ne permettaient pas
d'assigner au pendule une longueur définie.

Depuis bien des années, Watt avait régularisé, jusqu'à un certain
point, la marche des machines à vapeur au moyen de son modérateur, qui
n'est qu'une extension du pendule circulaire, mais qui, ayant à fonctionner

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— 437 —

sous de grands angles, manque essenliellement de la propriété d*isochro-
nisme.

Dans ces derniers temps (1860), MM. Farcot et fils en ont très-ingé-
nieusement modifié la construction de manière à corriger son défaut d'iso-
chronisme dans des limites acceptables pour les applications industrielles.
En croisant les deux bras qui supportent les masses ainsi que les deux
côtés du parallélogramme qui les relient au manchon mobile le long de
l'axe, ils ont déterminé un angle de stabilité pour la vitesse de révolution
de part et d'autre duquel cette vitesse tend également à s'accélérer. Cet
angle de vitesse maxima correspond à rinclinaison des bras où leur extré-
mité décrit rélément osculateur à la parabole d'Huyghens. Mais comme
cette approximation était encore insuffisante, MM. Farcot ont eu l'idée
d'agir sur les masses en mouvement au moyen d'un contre-poids fixé à
l'extrémité d'un levier coudé et dont l'autre bras, façonné suivant une
courbe particulière , appuie sur un galet solidairement uni avec le man-
chon. Le tout constitue une solution empirique qui a donné de bons résul-
tats, mais qui ne procède pas d'un principe rigoureux et qui ne saurait
dépasser un certain degré de précision.

La construction que je vais décrire repose, au contraire, sur l'exacti-
tude d'un principe qui n'est pas contestable et qui permet au besoin de
communiquer au pendule circulaire le degré de précision d'un appareil
chronométrique.

THÉORIE ET DESCRIPTION DU MODÉRATEUR ISOCHRONE
A FORGE CENTRIFUGE.

Comme point de départ, j'adopte, à peu de chose près, le modérateur de
Walt (fig. 1, pi. 16), et je le mets en relation avec un mécanisme qui a
spécialement pour fonction de maintenir la vitesse constante dans toutes
les positions du système.

L'arbre vertical SB donne attache aux deux bras S M, SM', suspendus
en un même point et qui portent à leur extrémité les masses M et M^ Au
milieu des deux bras s'articulent les extrémités des deux côtés égaux qui

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, - 438 -

complètent le parallélogramme, et dont les autres extrémités s'articulent
ensemble en un même point D avec le manchon qui glisse le long de Taxe
et se termine inférieurement par un rebord saillant.

Maintenant énumérons les organes qui concourent à produire Tisochro-
nisme.

Si à partir du point S (fig. 1), centre de suspension des bras, on prend
sur Tarbre une longueur égale à deux des côtés du parallélogramme aug-
mentée de la distance CD, on détermine un point R correspondant i la
limite géométrique des excursions du bord inférieur du manchon. Ce point
ainsi déterminé on en fait un centre de mouvement pour le rayon OB.
D'un autre côté, on prend en F un second point fixe autour duquel sèment
un levier coudé AEjx. Par son extrémité supérieure, ce levier s'articule
avec une barrette ÂC, qui, par son milieu, est reliée à la tige OB.

La barrette AC a une longueur quelconque que, pour plus de simpli-
cité, on suppose dans la figure égale à SM ; et de son mode d'articulation
il résulte que tandis que son extrémité A marche suivant une direction
sensiblement horizontale, l'autre extrémité C se meut suivant une direction
sensiblement verticale. Or cette extrémité C est armée d'un bouton qui
s'appuie de bas en haut sur le rebord du manchon. Enfin à la partie infé-
rieure du levier coudé se trouve fixée une masse (x dont le poids et la posi-
tion se déterminent de manière à exercer en A et suivant AC une pression
égale à Pcos ç, P étant le poids des deux masses réunies M M', et ç l'angle
de la barrette AC avec l'horizontale AB. Ces conditions étant remplies, le
système aura une vitesse de révolution qui, au lieu de s'accélérer avec
l'écartement des masses comme dans le modérateur de Watt, gardera, ainsi
que je vais le démontrer, une vitesse constante pour toutes les valeurs de
l'angle a.

De même que le simple pendule circulaire, le modérateur de Watt,
ayant ses deux bras suspendus en un même point, accomplit sa révolution
entière dans un temps qui a pour expression :

v/^

,^.,.cos.

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— 439 —

tj le temps de la révolution, dépend donc de Tangle a ; mais si le dénomi-
nateur g était aussi multiplié par cos «, la formule se réduirait à

=*Vf

et dans ce cas, t étant indépendant de a, l'isochronisme serait réalisé.

Or, multiplier g par cos a, cela revient en pratique à agir verticalement
sur les masses avec une force :

(I) P(l — cosa).

11 ne reste plus qu'à démontrer qu'en effet le mécanisme précédem-
ment décrit amène identiquement ce résultat.

Pour aider à la démonstration, réduisons l'appareil à ses éléments
géométriques, et conservons dans la nouvelle figure les mêmes lettres que
précédemment (fi g. 2).

Prenons AC = BS = SM = Z; nommons ç l'angle B A C, A lî devient
/cos (p.

Continuons d'appeler P le poids total des masses M et M\
Les côtés du parallélogramme étant tous égaux à ^/^ les trois points
M, M', G, restent contenus dans un même plan horizontal, quelle que soit
la position du système; il en résulte qu'une force appliquée en G et agissant
de bas en haut se transmet tout entière aux masses M et M\

Supposons maintenant qu'une force P égale au poids des masses et
appliquée sur la droite A G agisse suivant la direction même de cette droite,
la force décomposée par la résistance qu'elle éprouve perpendiculaire-
ment à l'axe BS donne une composante verticale ascendante égale à
P sin 9.

Mais Isin <p == BC = /(i — cos a), donc Psin <p = P(l — cos a).
Telle est la force qui sollicite verticalement le point C, et qui, agissant
pareillement sur les masses M et M\ satisfait à la condition (1) nécessaire
pour réaliser l'isochronisme.

Mais pour que la droite A G soit sollicitée par une force constante P

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— uo —

et suivant la direction variable A C, il faut évidemment que le point A soit
sollicité dans la direction constante A B par la force variable Pcos f.

Si la droite A G avait une longueur n différente de Ij on trouverait de
même que la force appliquée en A devrait avoir pour valeur P-^cos 9.

Ainsi quelle que soit la longueur de la droite A G, il faut que la force
appliquée au pied de cette droite et perpendiculairement à l'axe soit égale
au poids des masses multiplié par la projection horizontale de cette
droite rapportée à la longueur des bras.

Dans l'exécution représentée figure i, cette pression est communiquée
par le levier coudé A F (/., qui transmet une partie variable du poids fixé
sur le bras oblique; il reste à déterminer la longueur du levier et la valeur
du poids.

Inclinons les bras du modérateur sous Tangle de AS*", qui sera dans
l'application la position la plus favorable à la fonction du régulateur
(fig. i); prenons sur la verticale du point A un point fixe F à une distance
arbitraire A F, et de ce point menons une droite en B, nous aurons un
angle <o = AFB qui détermine l'inclinaison à donner au bras oblique ¥\i;

enfin /' et l'' étant les longueurs des deux bras FA et F|x du levier coudé,

p r
fixons en |x une masse d'un poids égal à -^^ jr cos ç, la pression hori-
zontale transmise en A aura évidemment pour valeur Pcos <p.

Mais il faut encore justifier le choix de l'angle <», qui a précisément
pour but de faire que, dans les changements de position du système, la
composante transmise en A par le bras vertical conserve sensiblement
cette valeur variable Pcos ç.

Gherchons donc la valeur à donner à l'angle œ de l'inclinaison de F|i
sur le prolongement de FA, pour que la composante utile du poids jx varie
comme la distance AB. Cette condition s'exprime en posant :

dsmx dx

tang ù» sin x tang x

Mais, puisque A F et F pt. sont solidaires,

dfàssdx eX^v suite â? «= «•»

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- 441 -
Ainsi, à la condition d'incliner le bras F p. suivant J*angle w, et de
donner au poids et aux bras de levier les valeurs ci-dessus déterminées, ce
poids, agissant par Fintermédiaire du système arlicuié, communique fina-
lement aux masses M et M' une pression ascendante qui a précisément Ja
valeur voulue :

(4) P (I -cos«).

Toutefois ce résultat n'est obtenu rigoureusement qu'à la limite des
variations de Tangle c*i, et qu'autant que l'arc décrit par le point A peut
être confondu avec l'horizontale AB; mais s'il y a là une cause d'erreur
elle est extrêmement petite et peut devenir moindre que toute valeur
sensible.

Elles sont les données sur lesquelles on peut s'appuyer pour arriver
d'une manière certaine à faire du modérateur de Watt un appareil réelle-
ment isochrone et directement applicable à la régularisation du mouvement
des machines et des moteurs industriels. En effet, quand le modérateur
de Watt a été modifié comme il vient d'être dit, il constitue un indicateur
très-précis des moindres variations de force qui agissent sur lui, et pour
en faire le régulateur d'une machine quelconque, il suffit de mettre le
système articulé en relation avec les organes capables de réprimer la puis-
sance ou la résistance. On peut l'employer également à diriger une horloge,
ou une machine à vapeur, ou un motçur mécanique de quelque nature
qu'il soit.

56

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NOTES Eï MÉMOIRES

SUR LES APPAREILS RÉGULATEURS DE VITESSE'

CONDITIONS GÉNÉRALES D'ISOCHRONISME.

L'objet de ce mémoire est de faire connaître un certain nombre d'ap-
pareils propres à régler la vitesse des moteurs mécaniques. Ils fonctionnent
tous en veritt- de la force centrifuge développée par le mouvement de
rotation et, malgré la diversité des dispositions, ils sont tous doués |de Tiso-
chronisme ou de la propriété d'exécuter leur révolution dans le même
temps et indépendamment des variations d'amplitude des aires décrites
par les masses en mouvement.

Le point de départ des dispositions que j'aurai successivement à
décrire est le pendule régulateur normal ayant ses deux bras suspendus
à un seul point pris sur l'arbre et articulés en leur milieu avec un coulant
mobile par deux bielles de longueur égale à la moitié des bras.

Quand ce pendule est mis en mouvement de rotation sur son axe, ses
bras s'inclinent plus ou moins sous l'angle variable «, et Ton a pour la
durée de sa révolution :

(0

l=%nyjl

Cosa

9

expression dans laquelle la longueur des bras est représentée par / et où
Ton ne tient compte que de la matière des boules.

1. Voir C, n, de VAc. des Se, I. LVir, p. 738. — Collection des Brevets, n»»» 60,64î et addi-
tions. Ces noies, extraites de publications Taites à diverses époques, sont classées par ordre de matières
et non par ordre chronologique.

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- WS -
p

Remplaçant g par sa valeur -^ cette formule devient :

(2) t^tlJTK^

et Ton voit ainsi plus clairement comment interviennent respectivement

la masse et le poids.

p
En effet, la formule est vraie quel que soit ^ dont la valeur diffère de

g dès que l'on vient à tenir compte des masses centrées sur Taxe et non
représentées par M : P est alors la résultante des forces verticales qui sol-
licitent les masses M soumises en même temps à la force centrifuge.

La condition d'isocbronisme serait que i fût constant; mais pour que
t devint constant il faudrait que P fût multiplié par cos a; on aurait alors,
quel que soit a pour la durée constante de révolution,

--n/?

Ainsi la condition d*isochronisme du pendule régulateur normal est
que, au lieu d'une force constante P égale au poids des boules agissant
verticalement sur la masse même des boules M, on ait une force variable
p =r p cos a; en d'autres termes, il faut qu'au poids constant des boules
on substitue une force verticale et proportionnelle en intensité à la distance
verticale du centre des masses au point de suspension.

Les boules ont par elles-mêmes un poids invariable ; mais comme les
deux bras sont reliés à un coulant mobile sur Taxe par deux tiges égales
à i / qui complètent un losange articulé, on peut, tout en faisant tourner le
système, exercer sur ce coulant ou manchon une pression variable qui,
dans les diverses positions du système, se compose avec le poids des boules
de manière à former une résultante précisément égale à Pcosa. Cette
force, égale au poids des boules quand les bras sont relevés à 90% devient
nulle quand les bras pendent et se confondent avec l'axe, et sa valeur
est en fonction de l'angle d'écart

/•«-p (4 — cos a).

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- hhh —

Telle est donc la force qui, appliquée verticalement de bas en haut sur le
coulant mobile» rendra le pendule régulateur rigoureusement isochrone
dans toutes les positions possibles, en lui conservant pour la durée de

révolution la valeur limite t =2ir[/^-?~.

Je vais donner Texpression générale dey conditions d'isochronisme,
puis, en cherchant à interpréter les formules et à les traduire en organes
réels, on en verra découler tout naturellement la raison des différentes
dispositions qui se prêtent le mieux aux applications industrielles.

Tant qu'on ne considère dans le pendule régulateur que le poids et
l'inertie des boules, les formules (1) et (2) sont absolument équivalentes; mais

du moment où Ton vient à tenir compte de Tinfluence des parties arlicu-

p
lées, le rapport — cesse d'être égal à g^ et pour avoir la durée du temps

de la révolution il devient nécessaire de recourir à la formule (2)

'=*«V^

COSa

dans laquelle M représente les masses soumises à la force centrifuge, cl H
la somme des poids constants agissant sur ces masses.

De même que le régulateur normal, un pareil système deviendra iso-
chrone, pourvu qu'au poids constant P agissant sur M, on substitue la forco
variable ;) = P cos a, ce qui donne comme précédemment, pour la durée
constante de révolution, la valeur limite.

i=«VT

Mais puisqu'on peut varier à volonté le poids du coulant mobile, P est
arbitraire et la condition de l'isochronismc considéré indépendamment
de la valeur de t se réduit uniquement à ce que, au lieu d'une force
constante agissant verticalement sur M, on ait une force variable et pro-
portionnelle à la dislance verticale du centre des masses au point de
suspension.

Supposons donc qu'on exerce sur le manchon une pression f unifor-

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- hhb —

mément variée avec la hauteur h^ de telle sorte qu'au niveau même du'
point de suspension où h est nulle, cette force fasse équilibre h la résul-
tante P des poids du système, exercée sur M, pour aller en diminuant au-
dessous de ce point; quel que soit d'ailleurs le coefficient A de sa variation,
Tisochronisme sera réalisé.

Cette force ainsi définie a pour expression

et en nommant h^, la valeur de h pour /*== o,

"0

Or, quand on fait mouvoir le manchon suivant la longueur de Taxe,
on a pour le travail de cette force :

iî'-j:!'-^-

Si donc on emploie pour fournir ce travail un contre-poids constant

(^gal à l\ il est nécessaire que sa chute soit égale à ^^^Jl ou , en

d'autres termes, qu'elle soit proportionnelle au carré de la distance du
manchon au point de Taxe où l'action de ce contre-poids est nulle.

Il est utile de remarquer ici que cette loi des espaces solidairement
parcourus de part et d'autre ressort du calcul sans qu'on ait à tenir
compte de la construction du mécanisme employé à transmettre l'effort du
contre-poids. On peut en effet recourir ii différentes combinaisons que
j'examinerai par la suite, et qui n'offrent plus d'autre intérêt que celui de
savoir jusqu'à quel degré de précision elles satisfont à cette loi des espaces
qui constitue à vrai dire la condition précise de l'isochronisme.

Quand le manchon occupe la position A^, l'action du contre-poids est
nulle et la durée de révolution est alors donnée par la formule (2) en

fonction de l'angle a; mais comme on a / cos a = h^ -, cette durée de

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révolution, qui, par le fail de risocbronisme, s'étend à toutes les ampli-
tudes, est finalement donnée par la formule

qui ne contient plus h et dans laquelle M représente les masses soumises à
la force centrifuge, A le coefficient de variation de la force ^'et P la somme
des poids exercés sur les masses : toutes quantités constantes qui
déterminent la vitesse et résument les conditions essentielles de Tisochro-
nisme.

Étant donc donné un pendule régulateur de longueur quelconque, on
peut donc toujours lui imprimer avec Tisochronisme une vitesse de révo-
lution quelconque en lui associant un contre-poids dont la chute s'accélère
uniformément avec la hauteur des masses en mouvement.

Au lieu de la force f, si l'on considère la résultante variable p de Ten-
semble des poids et contre-poids du système exercé sur le manchon,
comme on a

p = M p A

on trouve pour le travail de p

Jào

ce qui donne l'expression la plus simple des conditions générales d'iso-
chronisme du pendule régulateur, à savoir, que le travail de la résultante
de tous les poids du système soit proportionnel au carré de la hauteur du
manchon, à partir du point de suspension.

Quand on a reconnu la généralité des principes que je viens d'exposer,
on arrive aisément à imaginer un grand nombre d'appareils qui satisfont
théoriquement aux conditions prescrites, mais l'industrie veut des combi-
naisons simples et des organes faciles à construire. J'ai donc cru utile
d'exclure toute complication, et dans les dispositions que je propose, je me
suis systématiquement astreint, à l'exemple de Watt, à n'employer que des

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-U7-

leviers ou des bielles articulés pour transmettre l'effort du contre-poids
compensateur. On verra que, malgré ces restrictions, on peut, suivant le
cas qui se présente, graduer la précision et la pousser au delà de toute
limite utilement prescrite.

I^ disposition la plus simple consiste à prendre un point fixe F en
dehors de Taxe (fig. 3) et d'articuler en ce point un levier coudé à angle
droite dont l'un des bras s'engage dans la rigole du manchon C, et dont
l'autre bras porte un contre-poids p. déterminé de manière que l'effort
exercé sur le manchon varie comme le veut la formule /*= P (A A — 1)>
en considérant que P égale la somme des poids construits exercés sur les

boules, y compris celui du manchon, et que A égale j- , A^ étant la valeur
de h pour f=o. Évidemment cette condition ne peut être satisfaite qu'à
la limite d'inclinaison du levier coudé; mais, en pratique, cet angle d'incli-
naison a> peut s'étendre jusqu'au point où cesserait d'être sensiblement vraie,
la formule

_ — = 4 — COS (0

qui, à la limite, exprime sensiblement la relation des déplacements en
hauteur du contre-poids et du mancîlion.

Quoique très-simple, cette disposition présente, l'inconvénient de
prendre son point fixe à une trop grande distance de l'axe, et de ne pas
accompagner le manchon en ligne droite.

En ramenant le point fixe en B (fig. A), en prenant un second point
fixe en F, et en introduisant deux tiges articulées A F et AC, on oblige le
point C à cheminer en ligne droite, et l'on transmet au manchon une action
qui, pour les grands écarts, comporte la même erreur que dans le cas pré-
cédent,

Mais si l'on admet le système articulé AFCB (fig. 1), il vaut mieux
placer le contre-poids sur le levier coudé AF[a, car la précision devient
d'un ordre plus élevé.

On retombe alors sur une disposition analogue à celle qui a été décrite
précédemment, et qui n'en diffère que par la position arbitraire du point B^

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- ftl|8 -

qui, au lieu de se Gxer à la limite inférieure des excursioDs du manchon,
est relevé à un niveau quelconque au-dessus de celle limite. Cette modifi-
cation a dans la pratique industrielle une certaine importance qui résulle
de ce que dans les excursions du manchon le point G passe également au-
dessus et au-dessous du point B. En conséquence, l'angle BAC n'atteint
jamais la même valeur que si les excursions avaient lieu tout entières du
même côté; on en profite pour donner au syslème articulé des dimensions
moindres, et pour réduire d'autant la valeur du contre-poids. 11 y a donc
bénéfice évident à relever la ligne A B au-dessus du niveau correspondant
à la limite inférieure des excursions du manchon. Pour des raisons que je
dirai plus loin, la hauteur à laquelle il convient de fixer le point B est
celle qui correspond au niveau de la rigole du manchon, les bras étant
inclinés à k^ degrés.

La hauteur du point B étant ainsi déterminée, j'ai encore reconnu
qu*il y avait intérêt à le placer à une certaine distance y de l'axe (fig. 5),
de manière à permettre d'éviter le manchon sans recourir à des formes
contournées et coûteuses. Mais alors pour que le point C continue de se
mouvoir parallèlement à l'axe, il est nécessaire d'articuler le rayon B O en
un point de AC^ situé à une dislance x du milieu de cette droite; on
détermine celle valeur de x par la formule

r If
X = , ~

dans laquelle r est la moitié de AC.

L'appareil étant ainsi disposé, il ne reste plus qu'à déterminer le moment
du contre-poids p.. Or il s'agit encore ici d'exercer au point C une force
variable /*== P (A A — d ), laquelle force est nulle lorsque C se trouve au
niveau de B, auquel cas le.sommet supérieur du losange articulé se trouve

au-dessous du point de suspension, à une dislance A^ = — , c'est-à-dire

que cette force doit croître uniformément à partir du niveau B, de façon
que, à une distance h^, en dessus ou en dessous, elle soit, en valeur abso-
lue, égale à P. On a déjà montré' que cette condition sera remplie pourvu

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-449 -

I»

qu*on exerce au point A 'et suivant AB une pression P ces ç -r-, l' étant la
longueur de AC.

Si donc le bras oblique F ja du levier coudé est incliné sous Tangle ç,
il faudra qu'on ait pour la composante du poids (/. transmise en A

fx Bin • -777 == p C08 ç T— ♦

* /ifl

r et V" étant la longueur des deux bras du levier A F et F(a. Quant à la
valeur de Tangle ç, elle est bien celle qu'indique le tracé de la figure, car
c'est la seule pour laquelle la variation différentielle du levier soit la même
que celle de / cos ?.

DÉTAILS PRATIQUES

SUR L'APPLICATIOiN DE L'ISOGHRONISME

AU PENDULE RÉGULATEUR DE LA MACHINE A VAPEUR.

Lorsqu'on cherche à appliquer rigoureusement le principe de l'iso-

chronisme au régulateur des machines à vapeur, on rencontre des diffi-*

cultes qui proviennent surtout de l'imperfection de la valve, de Tintermit-

tence de la force motrice, de la grandeur des masses en mouvement et des

défauts de transmission.

Tous ces obstacles dont les influences se confondent ont déjà fait
échouer bien des recherches, et ce n'est qu'en les discutant séparément à
la lumière d'un principe nettement défini que Ton peut arriver à s'en
rendre maître.

L'idée de compenser le défaut d'isochronisme par l'adjonction d'un
contre-poids est déjà fort ancienne; mais il est constamment arrivé qu'eii

57

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— 450 —

voulant forcer son influence on communiquait au régulateur une instabilité
qui avait pour conséquence d'amener dans la machine une variation pério-
dique de vitesse. Cet accident semble se moptrer d*une manière si fatale,
que beaucoup d'ingénieurs ont fini par le considérer comme une consé-
quence nécessaire et inévitable de l'espèce d'équilibre indifférent qui
résulte de l'isochronisation du régulateur. J'aurais sans doute partagé moi-
même cette erreur si les circonstances ne m'avaient conduit à faire mes
premiers essais sur de simples rouages, où décidément j'avais réussi
à atteindre et à dépasser l'isochronisme sans voir survenir l'inconvénieat
d'une vitesse périodique. J'arrivais donc à ce résultat remarquable de
régler un petit moteur de telle sorte que la vitesse augmentait unifor-
mément pour une diminution progressive de la résistance et réciproque-
ment. Ayant acquis la conviction que la variation fonctionnelle du pendule
régulateur peut être intervertie, j'ai dû persister A considérer comme un
simple accident ces alternatives de vitesses qui tendent à se produire dans
la marche des machines à vapeur. L'expérience est venue prouver que
j'étais dans le vrai, en sorte qu'aujourd'hui je me trouve en mesure de
discuter les causes multiples qui provoquent l'établissement des viti^sses
périodiques, et par suite je puis consigner ici les renseignements utiles
pour parvenir à éviter cet écueil.

En principe, il est rigoureusement impossible d'empêcher que les
variations de la puissance motrice ou de la résistance n'amènent dans la
machine une variation temporaire de vitesse; mais il est également vrai de
dire que l'on peut arbitrairement restreindre ces variations dans des limites
déterminées.

Telle est, en effet, dans son acception propre, la véritable signification
du difficile problème de la régularisation du mouvement des machines.

Puisqu'il est impossible d'empêcher les variations temporaires de
vitesse, le côté pratique du problème est d'empêcher que ces variations
ne dégénèrent en vitesse périodique. Mais le phénomène de la période
reconnaît plusieurs causes, et pour procéder par ordre, je vais les examiner
successivement en indiquant le moyen de les combattre.

La première cause devant laquelle tant d'inventeurs ont échouo, c'est

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— 451 —

l'inégalité d'isochronisme aux différentes hauteurs du manchon. Quand un
contre-poids intervient empiriquement pour égaliser un régulateur dont les
proportions ne sont pas géométriquement définies par la suspension unique
des bras et par Tégalité des côtés du quadrilatère articulé, on commence
par lui donner une valeur insuffisante qui produit relativement un excel-
lent effet, puis on augmente la charge, et, finalement, on réalise Tisochro-
nisme pour un point déterminé de la course du manchon; mais en dessus
et en dessous de ce point Fisochronisme est Taussé en deux sens opposés.
Si d'un côté il pèche par excès, de Tautre c'est par défaut. Si donc le régu-
lateur est en équilibre stable au-dessous de ce point, en dessus il sera
instable ou réciproquement, et quand la machine sera en action, le régu-
lateur fonctionnera comme ces mauvaises balances qui sont paresseuses
d'un côté et folles de l'autre.

Voilà, à propos du régulateur, ce que j'appelle l'inégalité d'isochro-
nisme; c'est en réalité l'influence du second terme de la loi des pressions à
exercer sur le manchon, terme qui, dans les combinaisons empiriques, ne
s'annule pas en même temps que le premier.

Quand, au contraire, une construction est susceptible de fournir l'iso-
chronisme rigoureux, ce second terme est rigoureusement nul, c'est-à-dire
que pour toute valeur des contre-poids la vitesse angulaire est toujours,
comme dans le régulateur normal (mais à une constante près) , en raison
inverse de la racine carrée de la distance du point articulé sur le manchon
au point de suspension.

Dans les conditions d'isochronisme partiel, on trouve [comme expres-
sion générale de la vitesse angulaire du régulateur

n étant un coefficient qui pour l'isochronisme absolu est égal à 1 et qui
devient plus grand ou plus petit que l'unité, suivant que la force variabU
est plus petite ou plus grande que celle désignée précédemment (page /l39)
par P (1 — cosa), ou, en d'autres termes, suivant que le mouvement du

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~ 452 ~

contre-poids est inférieur ou supérieur à celui qui produit exactement
i'isoctironisme.

Les diverses constructions que j*ai données précédemment tendent
toutes vers la solution exacte avec un degré de précision qui ne dépend que
de la dimension des organes. Soit donc que l'on s'en serve pour approcher,
pour atteindre ou pour dépasser Tisochronisme, elles constituent des appa-
reils qui dans toute l'étendue de la course du manchon reconnaissent, à un
coefficient près, la même loi de stabilité que le pendule régulateur normal.
C'est là un caractère distinclif que je signale et que je définis par Texpres-
sion d'égalité d'isochronisme. Dans l'application, celle égalité d'isochronisme a
une valeur pratique en ce qu'elle constitue un des éléments de stabilité do
système. Elle offre, en outre, l'avantage de laisser à l'ingénieur la fticullé
de varier l'isochronisme à son gré.

En effet, dans les circonstances diverses où le pendule régulateur est
appelé à fonctionner, la variété des cas exigera tantôt une grande régula-
rité, comme dans les filatures, tantôt une grande stabilité, comme daus les
scieries et dans les usines à laminoirs où le travail est irès-variable, et il im-
portequC; sans rien changerdans la construction, on puisse sacrifier au besoin
l'extrême précision à la stabilité ou Textréme stabilité à la précision. Quaud
on est assuré d'avance de l'égalité d'isochronisme, on disposera l'appareil
pour l'une ou pour l'autre spécialité en variant simplement le mouvemeat
des contre-poids.

En résumé, l'égalité d'isochronisme, qui est un des caractères du nou-
veau régulateur, est en même temps un élément de stabilité et une facilité
d'adaptation aux divers usages.

Une autre cause d'instabilité, que l'on rencontre encore dans la pra-
tique, consiste principalement dans les défauts de transmission du mou'^
vement de la machine au régulateur* Supposons un régulateur faisant
1 tour par seconde et compensé assez exactement pour agir sous une varia*
tion de ^^ de la vitesse, si le temps perdu dans les engrenages est de -^ de
tour et que la machine vienne à perdre ^ de sa vitesse normale, il est
clair qu'il s'écoulei*a une seconde avant que le régulateur ressente l'effet,
et quand il ouvrira la valvej il l'ouvrira trop tard et de plus il rouvrira

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— 453 —

trop longtemps, car à cause de ce même temps perdu il ne ressentira
Taccélération qu'un certain temps après qu'elle sera survenue. On volt
ainsi comment une variation périodique de vitesse est la conséquence
nécessaire d'un défaut de solidarité entre la machine et le régulateur.
L'élasticité ou le défaut de tension d'une courroie employée à commander
le régulateur, donne lieu au même résultat et généralement l'élasticité ou
le défaut de tension des courroies de toute la série des transmissions qui
distribuent la force motrice est une cause d'altération périodique de
vitesse d'autant plus à redouter que la quantité de force vive du matériel
en mouvement est plus grande par rapport au travail actuel. Si donc on
veut approcher de très-près l'isochronisme absolu, il faut éviter les cour-
roies horizontales à longue portée, les tendre fortement et réduire autant
que possible le temps perdu dans les engrenages. Si enfin l'engrenage est
donné avec du temps perdu et qu'il faille l'accepter tel quel, il reste un
moyen certain d*en éviter l'effet, c'est d'appliquer sur l'arbre du régulateur
un frein que l'on serre à.point de manière à maintenir les engrenages en
tension et en contact permanent.

En résumé, tout défaut de solidarité entre le régulateur et la machine,
y compris les masses qu'elle met en mouvement, est une cause de varia^
tion périodique de la vitesse du système.

Une troisième difficulté qui se présente lorsqu'on veut compléter Tiso-»
chronisme du régulateur appliqué à la machine à vapeur provient de
l'intermittence delà force motrice qui entretient le système en mouvements
Cette intermittence de la force motrice imprime nécessairement à la vitesse
du système une variation dont la période coïncide avec celle des coups de
piston. Dans ces conditions, un régulateur bien équilibré aura aussi un
mouvement périodique des bras, une sorte de pulsation qui se transmettra
à la valve; d'où il suit que, même dans le cours du régime régulier, l'admis-
sion de vapeur par la valve est perpétuellement et inutilement modifiée.
Tant que ces mouvements ne dépassent pas une certaine étendue, leur
influence est plutôt favorable en mettant dans tout le mécanisme une mobi-
lité qui élimine les résistances passives, mais quand ils s'exagèrent au point
de représenter une fraction notable du mouvement disponible entre les

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— 45i —

deux positions extrêmes de la valve, la foiiciion se U ouvc compromise par
des cahots accidentels qui n'ont aucune relation avec le besoin actuel. La
vitesse moyenne peut n'être pas sensiblement altérée, mais le rhythme est
troublé dans sa régularité et l'oreille cesse d'être pleinement satisfaite. Cet
inconvénient se produil surtout dans les machines h marche lente, lorsque
la vitesse du régulateur est plus grande que celle de la machine elle-même.
Il faut, dans ce cas, se garder de charger le manchon comme la mode s'en
est répandue dans ces derniers temps, t répartir la masse sur les boules.
On ralentira par ce moyen la vitesse du régulateur et l'on modérera ses
excursions sans rien perdre du pouvoir réglant.

En général, pour qu'un régulateur ait le degré de promptitude suffi-
sant sans trop accuser les coups de piston, il convient de lui donner la
même vitesse que celle de la machine. Il importe, en outre, de le faire
fonctionner sous l'angle moyen de &5 degrés.

Il existe encore une autre cause dinstabiiité qui tend également à pro-
duire la vitesse périodique, c'est l'inertie des boules estimée parallèle-
ment à l'axe de rotation du régulateur; mais comme cette inertie ne peut
être éliminée qu'en remplaçant la gravité par l'élasticité de ressorts à masse
négligeable, je renvoie le lecteur à un autre chapitre où il trouvera la des-
cription du régulateur à ressort complètement à l'abri des effets de
l'inertie.

Je profite cependant de l'occasion pour signaler l'inconvénient du
levier en charge (fig. 6), employé pour accélérer la rotation du pendule et
généralement de toute combinaison ayant pour objet de produire cette
accélération par l'amplification du parcours de masses additionnelles dont
l'inertie augmente avec le carré de leur propre vitesse.

Une autre cause d'instabilité dont il sera parlé plus loin consiste dans
les conditions d'établissement de la valve et de sa mise en relation avec le
régulateur.

Hésiimé des détails pratiques. — L'instabilité du régulateur est un danger
et non une conséquence nécessaire de l'isochronisme.

L'instabilité n'altère pas la vitesse moyenne de la machine, mais elle
détermine l'établissement d'une variation périodique de marche absolu-

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— 455 —

ment inacceptable dans les applications industrielles. LMnstabilité procède
de plusieurs causes qui ordinairement se combinent ensemble et sont assez
difficiles à démêler.

La première cause à signaler est due à Tinégalité d'isochronisme. Cette
inégalité résulte nécessairement de Tapplication empirique d'un contre-poids
à tout régulateur qui s'écarte plus ou moins du type que je désigne par
Tex pression de pendule régulateur normal (point de suspension unique
pour les bras, articulation unique pour les côtés additionnels, égalité des
côtés du quadrilatère articulé).

Cette inégalité consiste en ce que Tisochronisme n'est réalisé que pour
un point de la course du manchon; il en résulte nécessairement que le pen-
dule n*a plus d'équilibre possible en dessus ou en dessous de ce point. Les
diverses combinaisons décrites au brevet échappent à cet inconvénient
parce qu'elles réalisent Tisochronisme dans toute l'étendue de la course du
manchon.

L'égalité d'isochronisme est une condition de stabilité en ce qu'elle
rend possible l'équilibre du pendule dans toute l'étendue delà course du
manchon; mais elle fournit encore le moyen de faire varier à volonté la
sensibilité du régulateur par le seul déplacement d'un contre-poids sur
sa tige.

Une seconde cause d'instabilité provient du temps perdu dans les
engrenages ou de l'élasticité de courroies légères ou mal tendues. Je recom-
mande de tendre les courroies, de leur donner l'épaisseur voulue, et
pour supprimer le temps perdu des engrenages, j'indique d'appliquer
un frein modérément serré sur l'arbre du régulateur.

Comme troisième cause d'instabilité je signale un défaut de proportion
entre la vitesse de la machine et celle du régulateur, et je conseille de dis-
poser de la charge du manchon et de la longueur des bras, de manière à
ramènera peu près ces deux vitesses à l'égalité. C'est pour moi la seule
valeur pratique de cette surcharge appliquée au manchon d'une disposition
dont on a tant abusé dans ces derniers temps.

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- 456 --

DU POUVOIR RÉGLANT ET DE SON TRAVAIL TOTAL.

Dans chaque position du pendule régulateur, il y a un rapport variable
entre le changement de vitesse et la pression correspondante qui se
transmet verticalement sur le manchon; mais à mesure que ce change-
ment devient plus petit, ce rapport tend vers une limite déterminée que je
désigne sous le nom de pouvoir réglant.

Dans le régulateur normal la vitesse angulaire et le poids agissant sur
les masses ont entre eux une relation qui est de la forme V=C l/T, d'où il suit

qu'à la limite des changements de vitesse on a -y- = j-p » et comme cette

relation est indépendante de la hauteur du manchon variable avec Tnngle
d'écart, on en conclut que dans le régulateur normal le pouvoir réglant

^-rr- est constant. Il est vrai que la vitesse varie d'un point à un autre de

la course du manchon ; mais en chaque point une même variation de
vitesse détermine la même pression statique verticale.

Mais quand le pendule régulateur est devenu isochrone par l'accession
de la force variable /*= P ( A A — 1), résultante verticale qui agit sur les
masses aux différentes hauteurs du manchon p =: A P A, on a alors entre
la vitesse angulaire et la résultante variable p, une relation qui est de la

forme V= C [/^ et qui donne comme pouvoir réglant -5^=1^, lequel,

rapporté au poids constant des boules, devient

dp idV

Ainsi, dans le régulateur isochrone la vitesse est constante, mais le pou-
voir réglant varie comme la hauteur du manchon, à compter du point de
suspension.

En pratique on restreint ces excursions du manchon entre deux limites
correspondant à deux hauteurs arbitraires A„ et h^. Lorsque par une

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— 457 —

variation de vitesse rfVle manchon passe continuement de l'une à l'autre
limite, la somme des produits des pouvoirs réglants par le chemin par-
couru dh représente un travail total infiniment petit par rapport au travail
de P, mais qui doit être supérieur au travail résistant de la valve à mou-
voir. La valeur limite de ce travail total infiniment petit est

Cette expression n'est rigoureuse qu'à la limite des petites variations
de vitesse ; mais en pratique elle représente assez exactement le travail
disponible dans un régulateur qui, sous l'influence d'une variation donnée
de la vitesse, passe de l'une à l'autre de ces positions extrêmes. Pour qu'il
fonctionne eiTectivement, il faut que ce travail soit au moins égal à celui
que consomme la valve dans l'hypothèse d'une répartition convenable des
résistances. Si cette répartition n'est pas convenablement faite, il faut aug-
menter la puissance du régulateur de manière à le mettre en rapport avec
la résistance maximum; c'est donc, en définitive, augmenter l'effet utile du
régulateur que de répartir avec soin et d'une manière aussi exacte que pos-
sible la résistance de la valve suivant le pouvoir réglant.

DES MOYENS DE RALENTIR LE POUVOIR RÉGULATEUR.

J'ai montré précédemment que, pour les machines à un seul cylindre,
il y avait utilité à donner au régulateur la même vitesse qu'à la machine
elle-même. Dans le plus grand nombre des cas, ce précepte conduit à
accélérer le pendule par une surcharge appliquée au manchon; mais quel-
quefois il arrive, comme dans les anciennes machines, que pour se con-
former à leur lenteur de marche, il faudrait non-seulement décharger le

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— 458 —

manchon, mais encore lui attribuer un poids nc^gatif. On est ainsi conduit
à appliquer un contre-poids fixe ]jJ sur un levier rectiligne et au delà d'un
point fixe.

On peut, en effet, compter que si Ton a F [/ = F C (fig. 7), le poids[i'est
k déduire sur le poids des boules M et M', et que si Ton fait varier F [i',
la pression constante exercée en C varie dans le même rapport; d'où il
suit qu'en disposant d'une charge positive et directe sur le manchon, ou
d'une charge agissant négativement par un levier rectiligne, on peut com-
muniquer arbitrairement au pendule régulateur une vitesse de révolulion
quelconque et conforme à celle de la machine.

Mais il est bien évident que l'action du contre-poids p/ n'est rigoureu-
sement assimilable à une diminution de poids opérée sur les boules, qu'autant
que les bras articulés en un même point, ainsi que les bielles du manchon,
forment ensemble un quadrilatère équilatéral ou losange parfait, car
autrement le mouvement des contre-poids en hauteur ne serait pas pro-
portionnel à celui des boules.

Or cette disposition des bras et des bielles qui seule permet de consi-
dérer les boules comme partiellement et rigoureusement contre-balancés
dans toutes les positions par le poids (jl', est également la seule à se prêtera
la transmission de la force capable d'opérer l'isochronisme.

Considérons donc le système représenté (fig. 8) comme un régulateur
normal dans lequel le poids P est réduit dans le* rapport du poids des boules
à ce même poids diminué du contre -poids [/ et appliquons (fig. 8) le
contre -poids compensateur (jl, nous aurons, par ce moyen, un pendule
régulateur isochrone à marche aussi lente que l'on voudra.

Puis enfin réunissant les deux contre-poids en un seul (it*^, on aura le
pendule isochrone retardé et ramené à la plus grande simplicité (fig. 9). Que
si maintenant on cherche à se rendre compte comment un pareil système
rentre dans le principe général qui domine le brevet, on reconnaîtra
aisément que l'isochronisme dépend encore de la condition que le tra-
vail des poids et contre-poids du système soit proportionnel au carré de
l'espace parcouru par le point articulé du manchon à compter du point de
suspension.

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— 459 —

Si Ton a bien compris Tobjet que nous avons en vue en discutant cette
disposition, on doit en conclure qu'elle n'a de raison d'être que dans les
cas très-rares où il importe de diminuer la vitesse naturelle du pendule.
Charger le manchon et couder à angle obtus le levier du contre-poids,
sont deux manières d'agir en sens opposé sur la vitesse du pendule, et c'est
faire une chose qui n'aurait pas sa raison d'être que de les associer dans
un même appareil, car c'est agir contradictoirement sur la vitesse en intro-
duisant dans le système des masses dont les poids se détruisent et dont les
inerties s'ajoutent au détriment de la fonction.

D'après ce qui vient d'être dit sur la manière de considérer l'action
du contre-poids à levier coudé suivant un angle obtus^ rien n'est plus simple
que de calculer directement et sans tâtonnement la valeur du contre-poids
et l'angle du levier.

On commence par affecter une composante (z' au retardement du pen-
dule, puis on détermine l'autre composante \l de manière qu'elle exerce
sur le manchon une force variable :

P étant le poids des boules, h la hauteur variable du manchon au-
dessous du point de suspension A^, la hauteur particulière où l'action du
contre-poids est nulle; on représente ces contre-poids par leurs centres de
gravité sur les bras rectangulaires de leurs leviers respectifs et on en
déduit le centre résultant dont la position détermine la direction du levier
oblique F [jt"; enfin on prend [a'' = (i + i^'.

On voit ainsi combien tout devient simple du moment oii les bras et
les bielles donnent un losange parfait. J'en puis citer encore un exemple
en donnant une autre solution du retardement du régulateur isochrone.

Dans la disposition que je viens de décrire, le levier compensateur ne
cesse pas d'exercer sur le manchon une pression qui peut amener une rapide
usure. On évitera cet inconvénient en revenant au levier perpendiculaire
(fig. 10),et en équilibrant les boules par des masses m, m' fixées au-dessus
de la suspension sur des prolongements ajoutés aux bras. Il ne reste plus

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— 460 —

alors pour réaliser Fisochronisme qu'à calculer le poids [l de manière à
exercer sur le manchon la force variable :

(P-P>)(A-A)

P et P' étant les poids des grosses et des petites boules, cette combi-
naison aura sur la précédente un avantage marqué qui provient de ce que
rinertie des masses équilibrantes s'obtient par leur propre force centri-
fuge-
En résumé, dans les cas très-rares où Ton a à reproduire en même temps
le retard et Tisochronisme du pendule régulateur normal, on peut recourir
à un levier coudé à angle obtus, chargé d'un contre-poids qui est la résul-
tante de deux autres poids calculés séparément. L'un est pour produire
rigoureusement une diminution constante du poids des boules et l'autre
pour exercer approximativement sur le manchon les variations de pression
nécessaires à l'isochronisme.

Mais si l'on prend le parti d'équilibrer directement les boules sur les
bras, on peut revenir purement et sintplement aux combinaisons déjà
décrites.

RÉGULATEUR A VITESSE VARIABLE

ET A ISOGHRONISME PARTIEL ARBITRAIRE.

Après avoir démontré qu'on peut obtenir de bien des manières diffé-
rentes l'isochronisme des appareils régulateurs à forcp centrifuge, j'ai encore
à faire voir qu'on peut à volonté varier la vitesse sans troubler l'isochro-
nisme et qu'on peut également altérer plus ou moins l'isochronisme dans
un sens ou dans l'autre sans changer la vitesse moyenne, le tout au moyen
d'un seul contre-poids.

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— 461 —

Quand le pendule régulateur normal a été rendu isochrone par l'acces-
sion d'une force variable fournie par un contre-poîds, on peut se demander
à quelle condition on en changera la vitesse sans troubler Tisochronisme.

Si, par hypothèse, le système représenté ici (fig. 11) est isochrone,
cela revient à dire, comme il a été précédemment démontré, que la résul-
tante p des poids et contre-poids exercée au sommet inférieur du losange
articulé est dans les positions variées du système constamment propor-
tionnel à la distance h de ce point au point de suspension. Or, si Ton veut
changer la vitesse en gardant Tisochronisme, il faut ajouter ou retrancher
à cette résultante p une force variable p' également proportionnelle à h.

En montant solidairement (fig. 12) avec le levier coudé C F |jl un troi-
sième bras F L chargé d'un contre-poids (i', on aura évidemment le moyen
d'agir sur la durée de révolution.

Mais dès lors le problème consiste à déterminer l'inclinaison de telle
sorte que la composante efficace de ce nouveau contre-poids éprouve, à la
limite des écarts, une variation proportionnelle à celle de h.

Pour cela, je prends sur l'axe un point S' situé à la distance K, au-
dessus de C, et je mène la droite S' F, faisant aiinsi avec C F un angle que
j'appelle w; puis sous ce même angle to avec la ligne F(x, je mène la droite
FL et je dis que sa direction est précisément celle qui convient un troi-
sième bras pour recevoir un contre-poids sans troubler l'isochronisme.

En effet, on voit par les triangles semblables F C S^ et F {*' D que pour
es petites variations de w la composante (l' D varie proportionnellement
avec Aj et cela quelle que soit la position du contre-poids (a' en dessus ou en
dessous du point fixe. Si donc on déplace ce contre-poids le long du troi-
sième bras figuré par F L, on pourra faire varier d'une manière certaine la
vitesse du pendule sans altérer l'isochronisme.

Dans celte manœuvre, il y a lieu de se demander ce que devient le
centre de gravité de[xet(A', et si Ton en fait le tracé (fig. 13), on s'aperçoit
qu'il chemine sur une droite E L' parallèle au troisième bras FL. On peut
donc réunir les deux contre-poids en un seul (fig. 13), à la condition de le
faire mouvoir sur une tige inclinée à l'angle w et qui passe à la distance
voulue du centre de mouvements

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— 662 —

Si, de plus, celle lige est montée de manière qu'on puisse faire varier
la dislance verticale FE (fig. 1&), où elle passe au-dessus du point fixe, on
pourra altérerl'isochronisme dans un sens ou dans Tautre sans faire changer
la vilesse moyenne. En effet, par ce changement de dislance on agit abso-
lument de même que sijes contre-poids étant restés distincts, on déplaçait
le long de sa tige le contre-poids [^ spécialement affecté à Tisochroaisalioa
du syslëme des boules.

En résumé, on arrive donc ainsi, et par un seul contre-poids, à faire
fonctionner le régulateur en variant à volonté la durée de révolution et en
plaçant Tappareil dans des conditions arbitraires d'isochronisme partiel.

SUR IJN MOYEN DE VARIER EN TOUTE PROPORTION

LA VITESSE DU PENDULE RÉGULATEUR*.

Après avoir indiqué, pour les différents cas qui peuvent se présenter,
les moyens à employer pour subordonner la vilesse du régulateur à celle
de la machine à régler, j'essaierai encore de montrer qu'il existe une dis-
posilion qui résout la question d'une manière générale et continue par le
seul déplacement des masses sur les bras.

Imaginons que les extrémités inférieures des bras soient réunies sur
un manchon mobile (fig. 15), puis, que ces bras soient reliés en leur milieu
avec les côtés qui complètent un losange articulé et suspendu en S sur
l'arbre. Si l'on fait abstraction de la matière répartie dans les pièces du
système et qu'on applique des masses en M et M', l'appareil, en tournant, se
comportera évidemment comme un régulateur ordinaire qui aurait pour

(4). Voir aussi C. R. de VAcad. des Se, t. LXI, p. t78, avec ud erratum dans le Certificai
d^ addition du 6 septembre 4865.

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— 463 —

longueur de bras le c6té l du losange articulé ; on aurait donc pour la
durée de révolution :

'=«"V^

COSOI

Si maintenant on transporte les niasses à rextrémîté supérieure des
bras (fig. 16), le système sera dans un état d'équilibre indifférent qui ne
comporte pas la moindre vitesse de rotation; on aura donc pour la durée
de rotation

Concentrons alors les deux masses sur le manchon (fig. 17), et nous
trouverons qu'aucune vitesse finie ne peut amener Téquilibre, ce qui donne
pour la durée de révolution ;

t = o

Mais en donnant aux masses des positions intermédiaires (fig. 18), on
aura pour la durée de révolution des valeurs correspondantes et susceptibles
de passer par tous les états de grandeur. Mettons donc les masses en M
dans une position quelconque et appelons x la distance comprise entre le
centre des masses et le milieu des bras. On remarque alors que cette lon-
gueur a?, ajoutée aux bras, augmente d'autant la force centrifuge, tandis
qu'elle diminue la composante efficace de la pesanteur en restreignant
l'étendue de l'espace verticalement parcourable. Si d'ailleurs on compte
positivement les x de bas en haut, on trouve que pour toutes les positions
des masses sur les bras la formule ordinaire, modifiée comme il suit, donne
généralement la durée de révolution :

Le facteur qui vient modifier la valeur de t ne change pas la forme de
Texpression, en sorte que le système conserve toutes les propriétés du régu-
lateur normal et notamment celle de s'isochroniser par l'ascension d'une
force uniformément variable avec la hauteur du manchon; en sorte que,
un pareil système peut, sous toutes les dimensions possibles, prendre toute

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- 464 -
vitesse de révolution donnée et garder cette noéme vitesse dans toutes les
positions et pour toutes les valeurs de a. En pratique, on tirera certaine-
ment parti de cette propriété dans les circonstances où Ton manque de la
place qui serait nécessaire pour installer un régulateur à marche lente.

En introduisant dans la formule ci-dessus la masse et le poids des
boules M et en appliquant sur le manchon (fig. 19), une force variable à
partir du point Ao, on a pour l'expression de cette force :

p;/ + ar)(/*-Ao)

^*0

et pour la durée constante de révolution

91«(/-a?)i/n-??-^

J'ajoute que par la variation du contre-poids, ce système de régulateur
est susceptible de passer, comme l'appareil normal, par tous les états
d'isochronisme partiel. On trouve alors comme expression générale de la
durée de révolution :

? ■= 8ir (/ — a?) i/>- ^AoA

n)]

formule dans laquelle n diffère en plus ou en moins de l'unité suivant
que le contre-poids s'écarte par excès ou par défaut de la valeur corres-
pondante à l'isochronisme complet.

En résumé, si l'on prend pour type de régulateur la disposition déjà
décrite au sujet du régulateur à ressorts et qu'on se réserve la faculté de
déplacer les masses sur les bras, on disposera d'un appareil susceptible de
marcher à toutes les vitesses et dans tous les états d'isochronisme partiel.

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— 465 —

NOTE RELATIVE

AU MOUVEMENT D'UN POINT MATÉRIEL

OSCILLANT GTRGULA1REMENT SUR DIFFÉRENTES SURFACES DE RÉVOLUTION
ENGENDRÉES PAR LES SECTIONS CONIQUES*.

(20 septembre 1865.)

Si on prend une sphère de rayon R et qu'on fasse osciller circulaire-
ment un mobile à sa surface, on a pour la durée de révolution

— s/f

COS et

a étant l'angle du diamètre vertical de la sphère et du rayon passant par
Je mobile.

Faisant R cos a = A, on a :

(==2ir4/A

le rayon de la sphère disparaît et il devient évident que la durée de révo-
lution ne dépend que de la hauteur h du mobile au-dessous du plan hori-
zontal passant par le centre.

Mais si, à la sphère on substitue la figure engendrée par la révolution
d'une ellipse autour de son axe vertical a, on trouve pour le temps d'une
révolution complète :

a \ g

4. Note lae au Bureau des Longitudes. — Voir aussi C.-fl. de l*Ac. des Se, t. LXI, p. 545.

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— 466 —
expression qui répond au cas d'un ellipsoïde allongé ou aplali suivant qo^
a est plus grand ou plus petit que b.

D'un autre côté, si on prend la surface engendrée par la révoluiioD
d'une hyperbole équilatère tournant autour de l'un ou de l'autre de ses
axes verticalement situé, on trouve comme pour la sphère

t = tv

s/ï

h étant compté positivement au-dessus et à partir du plan horizontal pas-
sant par le centre.

Puis, si l'on donne à la courbe génératrice des axes inégaux a et M»
trouve comme précédemment :

^ y 9

et comme les quantités a et 6 n'interviennent que par leur rapport et indé-

pendami
donne :

pendamment de leurs valeurs absolues, on peut faire — = w, ce qoi

t = 2 -Ktn

v^f

expression qui l'ait abstraction des dimensions de Thyperboloïde et qui
convient aussi bien à la surface limite du cône asymptotique.

On peut donc avancer d'une manière générale que lorsqu'un poioi
matériel est assujetti i\ osciller circulairement sur une surface engendrée
par la révolution d'une section conique autour de l'un de ses axes vertica-
lement situé, on a pour le temps d^'uneoscillationcomplèle et dans (ouste
cas une expression qui est de la forme

l^ kyj'h'

Quant au paraboloïde de révolution, il se présente naturelleffleol
comme établissant une transition entre les deux séries de surface que je
viens de considérer.

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— 467 —

RÉGULATEUR ISOCHRONE A VITESSE VARIABLE.

La durée de révolution du pendule régulateur est donnée par la for-
mule déjà citée

, ^ / / cos *

Supposons maintenant qu*on équilibre (fig. 20) les boules MM' par
d'autres boules mm' égales, fixées sur des prolongements de même lon-
gueur que celle des bras. Si en même temps on charge le manchon d'un
poids égal à celui des quatre boules, rien ne sera changé dans la marche
du système, car si la force centrifuge est doublée par l'adjonction des nou-
velles boules, l'action de la pesanteur sera également doublée par la charge
ajoutée au manchon.

Mais si cette surcharge n'est pas égale au poids des boules, il faudra
que le rapport de ces poids entre dans la formule. Nommons donc Pb les
poids des quatre boules et P„ le poids du manchon, on aura généralement
la durée de révolution en posant

cos«

Appliquant à cette formule le raisonnement déjà invoqué dans le bre-
vet principal, on voit que pour obtenir l'isochronisme, ou pour rendre t
constant, au lieu du poids constant P„ agissant sur le manchon, il suffirait
d'appliquer une force variable /) = Pin cos a, dès lors on aurait pour durée
de révolution la valeur constante

Or, pour appliquer au manchon cette force variable p^ il suffit de
recourir au système articulé déjà décrit (page û 37), avec cette précaution
de placer le point fixe B à la hauteur du manchon qui correspond à la valeur
de a = 90*^; dès lors le système sera rendu isochrone, quelle que soit la

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— 468 —

valeur du contre-poids (t, et la vitesse y variera proportionnellement avec
la racine carrée du mouvement de ce contre-poids.

La Ggure 21 représente la disposition qu'il convient d'adopter. Les
lettres Â, B, G, F, 0, or, a», \l, conservent la même signification que dans le
brevet principal. B Y est un levier solidaire avec BO et qui reste disponible
pour utiliser l'effet du régulateur.

Avec ce système de régulateur, je pourrais à volonté changer la vitesse
que je voudrais avoir pour la machine ; il me suffira, en effet, de changer la
position du poids \l sur son levier, et je pourrai d'avance graduer le levier
pour marquer la position de ce poids pour chaque vitesse que l'on voudra
obtenir et que l'on obtiendra avec un isochronisme parfait tant que le
poids (A restera dans la position qu'on lui aura donnée.

TtÉGULATEUR ISOCHRONE

ET INDÉPENDANT DBS VARIATIONS DE LA PESANTEUR.

Dans l'appareil précédemment décrit, l'isochronisme provient de ce
que le contre-poids y exerce, par l'intermédiaire du levier coudé, une pres-
sion sur A sensiblement dirigée suivant A B et proportionnelle à cette même
distance. Si donc on supprime ce contre-poids et qu'on le remplace par un
ressort qui agisse sur le levier A F, on trouvera dans la loi de l'élasticité
une cause de variation susceptible de s'adapter à la fonction. En effet, pourvu
que le ressort appliqué sur A F (fi,:^. 22) se trouve détendu quand A F s'in-
cline suivant FB, l'isochronisme en résultera et la vitesse de révolution—
sera proportionnelle à la racine carrée de l'élasticité propre du ressort. On
arrive ainsi à réaliser un système de régulateur qui fonctionne indépen-
damment de la pesanteur et qui répond pleinement aux besoins de la
navigation.

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— 469 —

La figure 22 suffit à donner une idée claire sur la manière de disposer
les organes constituants de ce nouveau régulateur. Le ressort RT prend
point d'appui en T, exerce traction en R et se trouve détendu quand son
extrémité mobile est ramenée en R\

APPLICATION DES RESSORTS EN REMPLACEMENT DU CONTRE-POIDS

DBSTINÉ A ISOCHRONISER LB PENDOLE RjécCLATEUR NORMAL.

Dans la combinaison que j'ai recommandée comme étant la meilleure

pour communiquer l'isochronisme au pendule régulateur, le contre-poids (^

agit par l'intermédiaire d'un système articulé qui exige deux points fixes.

En remplaçant, comme je vais l'indiquer, l'action du contre-poids par la

force élastique d'un système de ressorts, on arrive à supprimer le levier

coudé et à ne conserver que le seul point fixe qui donne appui au levier de

la brimbale. On s'interdit alors de profiter du changement de signe de la

force accessoire, ce qui oblige d'une part à abaisser le point zéro où cette

force devient nulle au-dessous de la limite inférieure des excursions du

manchon, et, d'autre part, à excentrer le point fixe à une distance de l'axe

égale à la longueur naturelle des ressorts détendus.

Le régulateur est alors disposé comme dans la figure 23; F est le point
fixe qui devient en même temps le centre de mouvement du levier de la
brimbale et le point d'attache des ressorts de tension.

AC est la barrette oblique : son extrémité A est tirée par les ressorts et
son autre extrémité G est guidée par le manchon; de plus elle est articulée
en O avec le prolongement du levier de la brimbale.

La figure â/i montre en projection horizontale les ressorts, la barrette
et le mobile articulé qui comprend le levier de la brimbale.

On règle l'élasticité des ressorts par la condition que pour un allonge-

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— 670 —
ment égal à la longueui V de la barrette ÂC, ils exercent à eux deux une
traction égale à P y, P étant le poids des deux boules réunies, l la longueur
des bras, et les côtés du losange articulé étant égaux chacun à \ L Cepen-
dant, pour éviter Tinstabilité du régulateur, il convient, en pratique, de
rester un peu en dessous de cette limite qui correspond à l'isochronisme
complet.

Lorsque le point fixe se trouve placé hors de Taxe à une distance y, le
point d'articulation de la barrette A G s'éloigne du milieu de cette droite
à une distance x dont la distance est

— ^y
r étant la moitié de la droite AC; si donc y est lui-même égal à r il vient :

et faisant AC = 1, on a finalement ^= iV*

En résumé, il est établi dans celte note qu'en acceptant le ressort hélice
on peut réaliser Usochronisme en ne gardant qu'un seul point fixe et
en supprimant le levier coudé.

Et si Ton cherche comment cette combinaison se rattache à l'objet du
brevet, on reconnaît encore que le travail des ressorts est proportionnel au
carré du mouvement du manchon.

RÉGULATEUR A EFFET IMMÉDIAT.

J'ai été conduit à me demander si le pendule régulateur, même avec
les modifications que je lui ai apportées pour lui communiquer l'isochro-
nisme, pourrait faire face aux circonstances dans lesquelles se produisent

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- Ù71 -

des variations brusques de la puissance motrice ou du travail résistant. Je
me suis alors aperçu que, tout en conservant Tisochronisme proprement
dit, Tappareil devient de plus en plus tardif à mesure qu'il s'éloigne de la
position où les bras sont inclinés à 45 degrés. On peut même donner de
cette inertie progressive une expression simple, en disant qu'elle est pro-
portionnelle à la cosécante du double de l'angle d'écart a.

Or, comme, d'autre part, le pouvoir réglant diminue avec le cosinus de
cet angle, on voit qu'il y a deux raisons pour éviter de faire fonctionner
l'appareil sous des amplitudes voisines de 0 ou de 90 degrés.

Dans les cas les plus ordinaires où l'on emploie le pendule régulateur,
les deux inconvénients que je signale ne commencent à se manifester que
bien au delà de l'angle de AS degrés; mais il y a des circonstances particu-
lières où il dévient très-important de rendre le régulateur aussi prompte-
ment efficace que possible :

V Lorsque le matériel mis en mouvement par la machine à régler est
animé d'une force vive relativement grande par rapport au travail actuel ;

2"* Lorsque le travail varie brusquement, à l'exemple de ce qui arrive
dans les bateaux à vapeur, quand l'hélice vient à émerger par le tangage.

Pour ces applications spéciales on ne saurait trop s'appliquer h rendre
le régulateur aussi prompt que possible.

La principale cause qui rend tous les régulateurs plus ou moins tardifs
provient de ce que les masses soumises à la force centrifuge n'obéissent j!i
cette force qu'en subissant en même temps un déplacement dans le sens
perpendiculaire; c'est même cette dernière composante du mouvement
des masses qu'on utilise pour agir sur les organes destinés à réprimer la
force motrice.

Mais si telle est véritablement la principale cause de l'inertie des régu-
lateurs, il y a pour la faire disparaître un moyen qui consiste à obliger les
masses à se mouvoir dans le plan même de la force centrifuge; cette con-
dition une fois remplie, les masses ne sont plus rappelées par leur poids
vers le centre du mouvement, et pour compléter l'appareil il devient néces-
saire d'y introduire des ressorts qui luttent contre la force centrifuge.

En partant de ce principe, on arrive à composer un régulateur que je

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— 472 —

vais décrire et qui joint à la promptitude d'action la propriété de rester
inaccessible aux variations delà pesanteur.

Considérons le pendule régulateur normal et supposons qu'on inter-
vertisse le point de suspension et le sommet mobile du losange articuléje
point de suspension se trouve en S (fig. 25), et le sommet articulé avec le
manchon se trouve reporté en C. Par cette disposition, les boules, en
s*écartant ou en se rapprochant de Taxe, restent toujours dans le plan MM';
il en résulte qu'au moindre mouvement de rotation imprimé au système,
les boules s'écartent et se rendent à la limite extrême d'excursion possible.

Mais si les boules sont ramenées l'une vers l'autre par des ressorts
(fig. 25 et 26), l'appareil fonctionnera comme régulateur et il deviendra iso-
chrone à la condition que les ressorts se trouvent détendus quand leurs
extrémités mobiles sont ramenées en face de l'axe.

Pour déterminer la durée de révolution, on aura recours à la formule

^«tc^Mp

dans laquelle M est la masse des boules, r leur distance à l'axe et /*la force
d'élasticité qui les ramène au centre. Cette durée t sera exprimée en
secondes de temps, pourvu qu'on prenne pour les valeurs de M le poids
des boules estimé en kilogrammes et divisé par la gravité, pourvu égale-
ment que r soit évalué en mètres et fen kilogrammes.

D'après la formule ci-dessus, la condition d'isochronisme est évidem-
ment d'avoir y- constant, et le moyen de la réaliser est d'attacher les res-
sorts de manière qu'ils soient détendus pour les positions des boules sup-
posées ramenées au centre; car si l'on admet que les ressorts s'allongent
proportionnellement à la tension, ^ sera constant.

Le rapport y ^s* l'inverse de ce qu'on peut appeler le coeflBcienl

d'élasticité du système des ressorts. Si donc on fait "t'^'c"» '^ formule
devient :

VI

^ = ««1

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— 473 —

dans laquelle on voit clairement comment la raideur des ressorts doit être
proportionnée à la grandeur des masses en mouvemenL

11 importe de rappeler que la condition d'isochronisme du régulateur
décrit page /i&5 est que la chute ou le travail des poids du système soit
proportionnel au carré de Tespace parcouru par le point articulé du man-
chon à partir du point de suspension; or, dans la nouvelle disposition où
les poids sont remplacés par des ressorts, ce sont eux qui fournissent le
travail; et la condition d'isochronisme est encore formulée d'une manière
précise, en disant qu'elle exige que le travail des ressorts soit proportionnel
au carré de l'espace parcouru par l'articulation du manchon à partir du
point de suspension.

On peut donner à l'appareil la disposition représentée figure 27 qui
peut être avantageuse dans certains cas; elle sert à montrer ici, par le
renversement des organes, que la pesanteur n'a pas d'action sur le régula-
teur qui pourrait être utilisé dans la marine.

En obligeant les masses à se mouvoir dans un plan et en cherchant
dans l'élasticité des ressorts la force qui doit ramener ces masses vers la
position d'équilibre, j'ai été conduit à réaliser d'emblée les conditions d'iso-
chronisme.Si donc Tindustrie n'oppose pas àTemploi des ressorts une répu-
gnance absolue, il est possible qu'elle profite d'une disposition qui réunit
d'une manière inespérée les qualités qu'on recherche dans un régulateur
de machines.

Outre son extrême simplicité, le régulateur à ressorts a, en effet, cer-
taines qualités que je crois à propos d'énumérer ici.

Quand l'écartement des masses est, dans toute position, égal à l'allon-
gement des ressorts et qu'on néglige les poids des organes articulés, on
trouve que le système est complètement isochrone. Mais, comme je l'ai dit
au chapitre des Détails pratiques, il importe de pouvoir s'écarter à volonté
de cette limite théorique et de fonctionner dans des conditions arbitraires
d*isochronisme partiel.

Disons d'abord comment on réalise Tisochronlsme absolu :

Le régulateur représenté figure 25 est instable à cause du poids des
manchons qui luttent contre les ressorts quand les boules s'écartent. Le

60

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-474-

régulateur représenté figure 27 a un excès sensible de stabilité à cause
du poids du manchon qui vient en aide aux ressorts dans les grandes
amplitudes. Mais ces deux appareils deviendront absolument équivalents
si Ton déplace les boules en les éloignant du point G sur les bielles de ma-
nière à équilibrer le poids du manchon et des pièces articulées. Si d'ailleurs
Técartement des masses est égal à l'allongement des ressorts, les deux appa-
reils seront exactement isochrones.

Il existe un autre moyen d'agir sur la stabilité, c'est de changer le zéro
des ressorts de manière que leur allongement soit plus grand ou plus petit
que l'écartement des masses; mais ce procédé complique la loi des vitesses
et ne permet plus d'appliquer la formule de l'isochronisme partiel.

J'ai enfin à mettre en évidence une dernière propriété qui, dans
bien des circonstances, doit faciliter l'application du régulateur à res-
sorts : c'est la faculté qu'on a de pouvoir le faire marcher à toutes sortes de
vitesses.

Dans le chapitre rélatit aux Détails pratiques, on a vu qu'il est urgent
de subordonner la vitesse du régulateur à celle de la machine. Quand U
s'agit de machines à grandes vitesses, on a la ressource d'accélérer le régu-
lateur par la surcharge du manchon; mais quand la machine est lente, on
est conduit à soulager le manchon au détriment du pouvoir réglant, ou
bien à augmenter la longueur des bras dans des proportions qui peuvent
devenir inacceptables. Avec le régulateur à ressorts cet embarras disparaît,
car la vitesse ne dépend plus aucunement de la longueur des bras ; elle est
déterminée par le rapport des masses à l'élasticité des ressorts. On pourra
donc toujours, dans un emplacement déterminé, loger un régulateur mar-
chant à une vitesse donnée.

C'est 'peut-être ici le cas d'établir l'importante distinction qu*îl faut
faire entre la promptitude et la sensibilité des appareils régulateurs, car,
autrement, on ne comprendrait pas comment le régulateur à ressorts, qui,
en toutes circonstances, se recommande par sa promptitude, peul encore,
dans certains cas, devenir utile par la faculté qu'on a de modérer la sen-
sibilité.

La promptitude, considérée dans un régulateur, est la propriété de

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— 475 —

s'influencer aussitôt que survient un changement de vitesse; la sensibilité
consiste dans V étendue des mouvements qu'exécute le pendule, à partir du
moment où il commence à accuser le changement de régime. Un régula-
teur peut donc manquer de promptitude et pécher par un excès de sen-
sibilité, ou inversement. La sensibilité doit être subordonnée à la marche
de la machine. Quant à la promptitude, elle est toujours à l'avantage du
régulateur.

SUR LES

CAS SINGULIERS OU L'ON PEUT SÉPARER LES POINTS

DE SUSPENSION.

Dans tout ce qui précède, j'ai fait de la réunion des points de sus-
pension sur l'axe du régulateur une des conditions essentielles de l'îsochro-
nisme; cependant il existe deux cas que je vais citer où cette condition
est en quelque sorte étrangère à la question.

L'un des cas est celui qui se rapporte à la disposition du régulateur à
ressort précédemment décrit. En effet, dans ce système de régulateur l'une
des conditions à remplir est de guider les masses de manière qu'elles soient
assujetties à se mouvoir dans un plan perpendiculaire à l'axe. Ce résultat
a été obtenu en se fondant sur les propriétés cinématiques du triangle rec-
tangle SCB (fig. 27), dont l'hypoténuse CM est guidée par son extré-
mité G suivant un des côtés qui comprennent l'angle droit etdont le milieu
est maintenu à une distance constante du sommet de cet angle; il en résulte
que le lieu des points qui peuvent être occupés par M est une droite for-
mant l'autre côté de l'angle droit.

Or, il en serait encore de même si les points S et C étaient écartés à
égale distance de Taxe (6g. 28). La seule conséquence de cette nouvelle

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— 476 —

disposition serait un changement dans la loi du pouvoir réglant qui, pour
la position où les bras deviennent parallèles, change signe en passant par
rinfini. Ce serait en pratique une conséquence fâcheuse, mais qui n'empê-
cherait pasTisochronisme de subsister, à la condition que rallongement des
ressorts fût égal à l'écartement des masses.

Mais il y a un autre cas à signaler où Ton peut encore séparer les
points de suspension sans troubler en rien les lois du pendule régulateur,
c'est celui qui se rapporte au système dans lequelles boules sont équilibrées
par des masses fixées sur des prolongements ajoutés aux bras.

Supposons donc les bras su pendus en deux points S et S' (fig. 29),
placés à égale distance de part et d'autre de Taxe; prolongeons les bras
au-dessus de ces points et chargeons-les de quatre masses équilibrées deux
à deux, puis suspendons le manchon à des bielles articulées formant avec
les bras et les traverses T et V un hexagone symétrique.

En appelant P le poids des quatre boules, F le poids du manchon, / la
longueur des bras à partir des points de suspension et a leur degré d'obli-
quité, on aura pour la durée de révolution :

'-'-/

COS a P

y *"
ou, en désignant par M la masse totale des quatre boules,

= ..yŒM^

On arrive ainsi à une formule indépendante de la distance même des
points de suspension et qui est identiquement la même que celle du
pendule régulateur normal; ce qui démontre que cette combinaison jouit
absolument des mêmes propriétés. Si donc on avait quelque motif pour
vouloir séparer les points de suspension, le seul moyen qui permit de le
faire sans altérer les conditions essentielles de l'isochronisme, serait d'équi-
librer les boules, afin d'annuler leur poids sans changer les effets qui pro-
cèdent de leur masse.

Voilà ce que nous enseigne la réapparition de la formule ci-dessus, et

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— 477 —

cela est d'autant plus remarquable qu'elle met en évidence la possibilité
de séparer les points de suspension dans le seul cas peut-être où les con-
structeurs se soient avisés de les réunir; ce qui montre une fois de plus ce
que la théorie laissait à désirer sur ce sujet.

REGULATEUR A RESSORTS

DIRECTEMENT ATTACHÉS SUR LES BRAS.

11 est donc établi que, les boules une fois équilibrées, la séparation des
points de suspension n'apporte aucune complication dans l'expression des
lois du pendule régulateur. Quelle que soit la distance de ces points, rien
n'est changé^ ni dans la durée de révolution, ni dans les conditions d'iso-
chronisme, ni dans la grandeur du pouvoir réglant; c'est là une particula-
rité remarquable dont je me propose de tirer parti pour l'établissement
d'un nouveau régulateur à ressorts.

Je suppose les bras suspendus aux extrémités d'une traverse T(fig.30)
de longueur arbitraire et chargés à leurs extrémités de boules équilibrées;
je suspens le manchon par des bielles de telle sorte que le système articulé
forme un hexagone à traverses égales et à quatre côtés complémentaires
égaux. J'ajoute aux masses un excès de poids pour que le système soit en
équilibre dans toutes les positions et j'attache sur les bras des ressorts en
hélice dont la longueur naturelle soit égale à celle des traverses du man-
chon et des points de suspension. Si alors on met en rotation un pareil
système, je dis qu'il aura l'isochronisme d'emblée.

En effet, dans les différentes positions des bras la résultante des forces
centrifuges est proportionnelle au sinus de l'angle a, mais d'un autre côté
les ressorts ayant une longueur naturelle égale à celle de la traverse, leur
allongement et, par suite, la traction exercée en sens contraire de la force

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— 478 —

centrifuge sont aussi proportionnels à sin «.Donc dans toutes les positions
du système et pour une certaine vitesse de rotation, il y aura équilibre
entre les deux forces.

En suivant les conséquences de ce raisonnement, on arrive à déter-
miner ainsi la durée de révolution:

'-^'s/^^W^

expression dans laquelle M est la somme des masses portées sur chaque
bras, r la distance à l'axe du point d'attache des ressorts, T la demi-lon-
gueur de la traverse, f la force des ressorts évaluée en kilogrammes, / la
longueur des bras, et V la longueur comprise entre le point de suspension
et le point d'attache.

Si donc on varie simplement le point d'attache des ressorts, on agira
sur la vitesse dans des limites très-étendues.

Quand on compare ce régulateur à celui qui a été décrit page 472, on
trouve qu'il présente dans sa composition des différences qui, en pratique,
pourraient offrir, suivant les cas, des avantages particuliers.

Dans le nouveau régulateur les ressorts sont attachés de part et d'autre
sur les bras sans qu'ils aient besoin de prendre point d'appui sur un appen-
dice tournant solidairement avec l'arbre; les masses constamment équi-
librées permettent d'incliner l'arbre dans toute direction sans qu'il en
résulte aucune variation, aucune pression sur l'arbre qui nuise à la mobi-
lité du manchon. Ce sont là des avantages réels sur le premier régulateur à
ressort, mais en revanche celui-ci a pour la promptitude une supériorité
qui tient à ce que les masses n'ont pas à subir de déplacement parallèle à
l'axe; j'ajoute, au détriment du nouveau régulateur, que les masses équi-
librantes, ayant à s'éviter en se croisant au niveau de l'axe, doivent être
rejetées sur le côté à une petite distance qui altère la symétrie et la correc-
tion du dessin. Pour moi, j'en conclus que l'un et l'autre sont appelés à
rendre des services dans des circonstances plus ou moins favorables aux
applications de leurs propriétés respectives.

Il est à remarquer (^ue, malgré la séparation des points de suspension,

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— 479 —

l*isochronisme du nouveau régulateur est lié, aussi bien que dans le premier,
à la condition que le travail des ressorts soit projportionnel au carré du
mouvement du manchon à partir des points de suspension, ou, en d'autres
termes, que la pression transmise sur le manchon soit uniformément
croissante avec la distance aux points de suspension.

RÉGULATEUR HORIZONTAL A DEUX MASSES

ET A RESSORTS DIRECTEMENT ATTACHÉS SUR LES BRAS.

Quand on place horizontalement le régulateur à points de suspension
séparés, on forme un système en équilibre (6g. 31), sans qu'il soit néces-
saire de prolonger les bras pour y fixer des contre-poids.

De plus, on peut rendre le système isochrone en attachant les ressorts
de manière qu'ils aient une tension nulle pour la position particulière des
bras où les masses se superposeraient en coïncidence avec l'arbre. On
trouve facilement la longueur des ressorts ainsi détendus en déterminant,
ainsi qu'il est indiqué en S D et S' D, les positions fictives des bras dans le
cas où les masses se superposeraient sur l'axe en D; les ressorts prennent
alors une longueur R R' qui dépend de la position choisie pour les points
d'attache.

Si alors on articule les bielles du manchon au centre des masses et
qu'on leur donne même longueur qu'aux bras, elles pourraient fournir
des points d'attache pour d'autres ressorts R^'R'", et l'appareil ramené
à la forme la plus simple présentera en même temps une symétrie par-
faite.

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— 480 —

RÉGULATEUR A PLAN FIXE

ET A RESSORTS DIRE CTBMENT ATTAGUiS SUR LES BRAS.

J'ai étudié, à diverses reprises, l'influence de la longueur réduite des
ressorts dont j'ai proposé l'emploi pour les régulateurs ; dans le régulateur
à plan fixe précédemment décrit, j'ai considéré comme indispensable d'at-
tacher les ressorts sur des appendices spéciaux, dans le but de faire agir
sur les masses une force élastique qui s'accrût dans la même proportion
que la force centrifuge.

En employant des ressorts dépourvus de tension initiale^ on devait
nécessairement avoir une longueur d'appendice égale à celle des ressorts
détendus. Mais, à mesure que les ressorts prennent de la tension initiale,
on peut diminuer les appendices de tout l'excès des ressorts fermés sur leur
longueur fictivement réduite à zéro-tension.

On arrive ainsi à concevoir la possibilité de les supprimer complète-
ment et d'attacher directement les ressorts d'une masse sur l'autre. Outre
que l'appareil en serait simplifié, on aurait encore l'avantage de rétablir
dans l'action des ressorts une symétrie que la disposition actuelle ne com-
porte pas.

Cette amélioration m'a semblé tellement désirable que j'ai cherché à la
réaliser sans avoir des ressorts dont la longueur réduite fût absolument
nulle. L'appareil, il est vrai, n'est plus rigoureusement isochrone, mais les
écarts de vitesse qui, en principe, existent encore, sont, dans l'application,
complètement négligeables.

Considérons le régulateur à plan fixe (fig. 32), avec son point de sus-
pension en S; ne mettons plus d'appendices tournants et attachons les res-
sorts directement de masse en masse en des points 0 et 0' placés hors
des centres des disques.

Pour déterminer quelle sera la marche d'un pareil système, il faut

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-^ 481 —

considérer : 4* Tangle 6 formé par les bras avec la droite qui passe par le
point d'attache des ressorts et par le point articulé D des bras et du man-
chon; 2Ma longueur réduite des ressorts, rr' == c, déduite de leur tension
initiale et de leur allongement pour un accroissement de charge déterminé.
Dans les diverses positions qu'il peut prendre, le régulateur fournira
un nombre de tours qui dépend dans chaque position du rapport entre
l'action des ressorts et le diamètre du cercle décrit par les masses M. En
désignant par k un coefficient qui résume la combinaison de toutes les
quantités constantes et indépendantes des ressorts on aura l'expression de
tours en fonction de l'angle d'écart et en pesant.

n = k \/ [2 sin (a + 6) — c\ [\ — /</ 6 ig a) sin a

D'un autre cAté on a pour la hauteur de manchon :

^r= i (1 — COSa)

Si donc on prend pour abscisses les hauteurs du manchon et pour
ordonnées les vitesses correspondantes, on aura la représentation graphique
de la marche du régulateur.

En construisant la courbe point par point, d'après un certain nombre
de valeurs calculées, oa trouve qu'elle aflfecte la forme représentée
figure 33, laquelle montre clairement que^ dans la partie moyenne de la
course, la vitesse passe par un maximum où elle est sensiblement con-
stante.

Mais si l'on veut obtenir une marche encore plus exacte, il y a un
moyen très-simple d'arriver à un plus haut degré d'approximation. Ce
moyen consiste à abaisser les masses au-dessous du point de suspension.

Pour faire comprendre comment on peut, en pratique, tirer un excel-
lent parti de ce moyen de compensation, il suffit de montrer que l'abaisse-
ment des masses au-dessous du point de suspension tend à produire dans
la distribution des vitesses une variation inverse de celle qui provient de la
combinaison de l'extrémité de l'attache des ressorts et de la valeur précise
de leur longueur réduite.

6<

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— 482 —

Lorsque les masses sont abaissées au-dessous du point de suspension
(fig. 3&), leur centre de gravité se trouve cinématiquement assujetti à se
mouvoir à la surface d*un ellipsoïde plus ou moins aplati. Or, on a démontré
que, dans ce cas, le régulateur abandonné à la seule influence de la gravité
suit exactement la loi du pendule conique (page &66). On a doue pour
représenter sa marche et en suivant la même notation que ci-dessus :

V COStt

A*' étant un coefficient constant qui comprend Texpression des masses.
Rapportant ces vitesses à la position du manchon,

h = l{\ ^ cos «)

on peut également tracer la courbe des vitesses du régulateur fonctionnant
sous la seule influence de la gravité. On trouve aussi une courbe qui a la
forme représentée figure 35.

Si donc on combine Taction des ressorts avec celle de la gravité
(fig. 36), on pourra s'arranger de manière à obtenir une marche qui ait
pour représentation une courbe résultante présentant ufl point d'inflexion.

Cette courbe sera celle représentée figure 37, où l'on voit que la partie
moyenne se confond, à peu de chose près, avec la droite horizontale qui
représente l'isochronisme parfait *.

On peut donc attacher directement les ressorts de masse en masse,
pourvu qu'on prenne le point d'attache à une certaine distance en dehors
de la direction des bras; on a ainsi trois constantes dont on peut disposer
pour obtenir approximativement l'isochronisme dans la partie moyenne de
la course du manchon.

De ces trois constantes il y en a deux qui sont explicitement dési-

4 . En nommant F la force élastique des ressorts pour un allongement égal à Tuniié, m la masse
(les disques, P leur poids, e le double du côté du losange articulé, a l'abaissement des masses, «el4
les angles déjà définis, on a dans ce système pour la durée de révolution.

V

(«awi/ rnsmajl+a)*

2 F [5 (/ + a) sin (a + ô) - c] (4 — ^^ ô tg «) {l + a) + ?a tg «

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— 483 —

gnées dans les formules ci-dessus par Jes lettres 6 et e; 6 est Tangle
d'excentricité du point d'attache des ressorts (fig. 36), et c est la longueur
réduite des ressorts à zéro tension. La troisième constante implicitement
comprise dans A' est l'abaissement a des masses au-dessous du point de
suspension.

Le problème étant ainsi posé, rien n'est plus facile, en s'aidant des
constructions graphiques, que de reconnaître la part d'influence qui appar-
tient à chacune des trois constantes.

On reconnaîtra également que cette combinaison admet une infinité
de solutions, parmi lesquelles un constructeur intelligent saura choisir la
combinaison qui convient le mieux dans un cas donné.

Mais, de ces trois constantes, la plus délicate à manier et à déter-
miner dans sa valeur précise est assurément celle que j'ai désignée sous
le nom de longueur réduite des ressorts.

En considérant la figure 36 on se rend Irès-bien compte de ce que
devient le régulateur à ressort en lui appliquant les principes qui viennent
d'être exposés.

Supposons que les ressorts, par l'effet de leur tension initiale, aient
une longueur réduite égale au tiers de leur plus petite longueur réelle; cela
étant, il est évident que les ressort» attachés au centre des masses ne don-
neraient pas un régulateur isochrone, car dans les petites amplitudes leur
force élastique diminuerait plus vite que la force centrifuge.

Mais on compense en partie cet inconvénient en reculant le poinl
d'attache sur le bord des disques; par ce moyen, on gagne l'espace néces-
saire pour loger la longueur réduite des ressorts, mais on altère la marche
du régulateur en produisant un ralentissement qui ne se manireste que
dans les grandes amplitudes; puis finalement on combat cette dernière
imperfection en abaissant les masses au-dessous du point de suspension;
correction qui n'est pas encore tout à foit rigoureuse, mais qui décidément
sufSt amplement aux besoins de la pratique.

Si le régulateur était placé dans la position inverse, le manchon en
bas, cette dernière correction s'obtiendrait encore, soit par le poids du
manchon lui-même, soit par l'abaissement des masses au-dessous du point

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-484-
dè suspension, car, dans ce cas ehcore, leurs centres seraient assujettis à se
mouvoir sur un ellipsoïde de révolution.

RÉGULATEURS A MANCUON FILETÉ.

Les perfectionnements décrits dans la présente note ont pour objet
spécial Tapplication du régulateur isochrone à la machine à vapeur et au
moyen de prévenir les vitesses périodiques.

Lorsqu'on installe sur une machine à vapeur un régulateur complète-
ment isochrone, il arrive presque nécessairement que la machine se met
en régime de vitesse périodique, de telle sorte qu'elle prend une vitesse
tantôt plus grande, tantôt plus petite que celle qui correspond à l'équilibre
du régulateur.

Cet accident pont tenir à plusieurs causes qui, dans la pratique, se
combinent ensemble et compromettent fort souvent le succès des appli-
cations.

A la suite de nombreuses observations, je suis arrivé à connaître que,
de toutes les causes qui tendent à faire varier périodiquement la vitesse
d'une machine, celle qui est à la fois la plus commune et la plusjdifficile à
combattre consiste dans l'exagération de la masse du volant.

Certainement le volant est utile pour passer les points morts et pour
atténuer l'intermittence des coups de piston ; mais en exagérant ses dimen-
sions, on arrive forcément à établir un équilibre de plus en plus tardif
entre la vitesse de la machine et le travail fourni par la vapeur.

Or, comme le régulateur est influencé par la vitesse et non parla quan-
tité de force motrice actuellement développée dans le cylindre, il arrive
un moment où l'effet transmis à la valve agit à contre-sens.

Mais si, au lieu d'agir sur la valve en vertu d'un excès déterminé de

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vitesse, le régulateur est disposé de manière à intervenir, en vertu de la
variation plus ou moins rapide de la vitesse, on comprend que TefTet se
produira en temps voulu, car la variation de la vitesse est l'expression
actuelle de la force accélératrice qu'il s'agit do régler.

Tout revient donc à disposer le régulateur de manière à le faire agir
en vertu des accélérations plutôt que par l'effet des vitesses accomplies.

Le moyen est très-simple : il consiste à commander le régulateur par
le manchon de manière à faire réagir sur ce dernier une force dirigée sui-
vant l'axe et proportionnelle à l'accélération.

Supposons dans le régulateur à ressorts (flg. 38) que la traverse de
suspension S soit rendue folle sur son arbre A, et concevons, d'autre part,
que l'arbre A et le manchon M soient filetés d'un pas très-allongé. Dans
ces conditions, l'arbre A en tournant entraînera le manchon qui commu-
niquera le mouvement au régulateur ; mais au moment de l'accélération,
le manchon sera soulevé par la réaction de la force empruntée à la rotation
de l'arbre, et du même coup on verra les masses s'écarter et la valve
fonctionner dans le sens d'une diminution de l'admission de vapeur.

Quand surviendra une cause de ralentissement, les mêmes effets se
produiront en sens contraires, en sorte que, dans tous les cas, la valve sera
ramenée à la position voulue avant que l'accélération positive ou négative
ait produit d'écart susceptible de dégénérer en vitesse périodique.

Lorsque décidément la machine a repris son régime normal, la résis-
tance passive au point de suspension suffit à conduire le régulateur qui
rentre alors dans les conditions d'équilibre ordinaire.

11 va sans dire que l'hélice devra être dextrorsum ou sinistrorsum sui-
vant que le régulateur devra tourner dans un sens ou dans l'autre, et, dans
tous les cas, lé sens de l'inclinaison du pas sera déterminé par la condition
que l'accroissement de la vitesse conspire avec la vitesse elle-même à aug-
menter l'écartement des masses.

Quant au degré d'inclinaison du pas, il dépendra évidemment du rap-
port entre le travail moyen de la machine et la force vive du volant ainsi
que du rapport entre la vitesse de la machine et celle du régulateur.

On reconnaît facilement que l'inclinaison du filet de l'hélice a pour

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— 486 —

effet de diminuer la sensibilité du régulateur et de le rendre comparable
dans sa manière d'agir à un régulateur plus grand et animé d'une moindre
vitesse. D'où l'on peut tirer, par réciproque, la conclusion suivante : qu'en
inclinant de plus en plus le pas de l'hélice on peut, sur une machine donnée,
appliquer un régulateur de plus en plus petit animé d'une vitesse de plus
en plus grande. Ainsi se trouve résolu ce problème posé depuis si long-
temps, à savoir : Régler une machine lente par un régulateur isochrone el
à grande vitesse.

Le principe qui sert de base à ce perfectionnement est applicable in
tous les régulateurs à force centrifuge.

Pour la rigueur de l'exposition, j'ai dû choisir parmi les combinaisons
les plus simples celle qui réalise le plus correctement les conditions d'iso-
chronisme; mais il est facile de voir que ce système de transmission s*ap-
plique à toute combinaison qui, dans les applications, menace de mettre
la machine en état permanent de vitesse périodique.

Régulateur à manchon filelé et à volant de. masse. — Généralement ce moyen
de transmission par le manchon fileté suffit à donner au régulateur la sta-
bilité nécessaire au maintien d'une vitesse uniforme. Cependant, en pré-
sence du préjugé qui porte encore beaucoup de constructeurs à donner au
volant de la machine des proportions exagérées, j'ai senti la nécessité de
me réserver une dernière ressource qui vient encore augmenter reflficacité
du nouveau système. En surmontant le régulateur (fig. 39) d'un volant de
masse plus ou moins développé, on augmente à volonté le moment d'inertie
et par suite on fait prédominer arbitrairement la fonction d'accélération
sur la fonction de vitesse. En combinant la grandeur de la masse avec l'incli-
naison du pas on peut donc» suivant les cas, augmenter la sensibilité du
régulateur ou favoriser sa stabilité. La position de ce volant est actuel-
lement indiquée par la condition de se mouvoir solidairement avec le plan
des masses réglantes.

Régulateur à manchon fileté et à ressorts directement attachés sur les massés.
— La figure 40 rappelle le type moyen du régulateur le plus générale^

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— 487 —

ment employé. Dans les applications, ce régulateur présente le défaut d'avoir
une vitesse très-variable et qui s*accrott de plus en plus à mesure que les
masses s'élèvent et s*écartent. Cependant, comme ce modèle est très-adopté,
que la construction en est simple et peu coûteuse, j'ai pensé qu'il y avait
intérêt à s'en rapprocher le plus possible, en cherchant toutefois à lui
communiquer les qualités qui lui manquent absolument. Son défaut le
plus grave est cette variation de vitesse qui est directement contraire à la
fonction d'un régulateur.

Pour le corriger, sinon pour l'annuler en principe, j'ai imaginé de
faire agir sur les masses des ressorts transversaux, attachés en des points
situés en dehors de la direction des bras.

Quand on vient à analyser, comme nous l'avons fait précédemment,
les effets produits par cette combinaison, on reconnaît que l'action des
ressorts, en se composant avec le poids des masses, a pour effet d'augmenter
généralement la vitesse du régulateur. Mais si l'on s'impose la condition
de donner aux ressorts une tension initiale suffisante, on arrive à obtenir
que l'accroissement de vitesse porte particulièrement sur les petites ampli»
tudeS; d'où résulte une tendance marquée vers l'isochronisme. On peut
même arriver à ce résultat : que la courbe des vitesses rapportée aux dif-
férentes hauteurs occupées par le manchon présente un point d'inflexion
correspondant à la partie moyenne de la course. Si de plus la tangente en
ce point est parallèle à Taxe qui figure les hauteurs du manchon, il n'est
guère possible de distinguer dans les effets produits en quoi ce genre
d'approximation diffère de l'isochronisme rigoureux.

On peut donc, en adoptant ce genre de correction, communiquer «lu
régulateur vulgaire un isochronisme approximatif qui suffit amplement
aux besoins de la pratique, et si la vitesse est suffisamment grande, on peut,
sans amener d'erreur sensible, séparer les points articulaires des bras et
des bielles, ce qui diminue les frais de construction.

Mais comme par ce moyen la vitesse du régulateur se trouve consi-
dérablement augmentée, on est certain, en l'appliquant sur la plupart des
machines, de les mettre en régime de vitesse périodique.

L'application du manchon fileté et du mode de suspension qui l'accom-

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- 488 —

pagne est donc le complément indispensable du système de correction
fondé sur l'emploi des ressorts transversaux. Le régulateur ordinaire ainsi
modifié acquiert alors toutes les qualités nécessaires aux applications
industrielles. Les frais de construction sont à peine augmentés, maisTappa-
reil devient beaucoup plus puissant, Tisochronisme est suffisamment
approché et la stabilité est complètement assurée.

srn

UN MOYEN DE RÉGLER LA SENSIBILITÉ DU REGULATEUR.

En cherchant à satisfaire à la condition favorable que la m.ichine et le
régulateur aient la même vitesse, on se trouve conduit, dans le cas de
machines à marche lente, à donner au régulateur des proportions qui
deviennent de plus en plus difficiles à accepter.

J'ai dû rechercher s'il n'y aurait pas moyen de laisser, dans tous les
cas et au minimum^ une vitesse de soixante tours au régulateur, quitte à
recourir pour modérer sa sensibilité à quelque nouvel artifice.

Le moyen qui s'est d'abord présenté à mon esprit consiste à rattacher
au levier de brimballe qui s'engage dans la rigole du manchon une sorte
de pince à coussinets embrassant l'arbre du régulateur et développant par
son frottement une résistance capable de ralentir les évolutions du man-
chon sans toutefois l'empêcher d'obéir, à chaque instant et dans une cer-
taine mesure, à la résultante actuelle des forces verticales. En effet, quelle
que soit la pression des mors de cette pince, par cela seul que l'arbre
tourne entre les deux coussinets, ces derniers obéiraient avec le temps à
la plus petite force exercée parallèlement à Tarbre.

Le principe consiste donc à introduire un frottement retardateur d'une

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— 489 —

-valeur arbitraire et à l'éliminer dans la suite du temps par un mouvement
relatif des parties frottantes.

Mais pour tirer de ce principe le meUleur parti possible, il faut pouvoir
disposer à son gré de la vitesse relative des parties frottantes ; on arrive
ainsi à comprendre Tutilité de la disposition suivante, qui est applicable
aussi bien aux grandes machines qu'aux instruments chronoscopiques de
haute précision.

L'arbre A du régulateur (pi. 18, fig. 8 et 9) est enveloppé d'un canon C
qui s'élèvejusqu'à la région occupée par le manchon M; déplus celui-ci est
garni intérieurement d'un tube-ressort fendu T, qui presse et qui frotte à
la surface extérieure du canon ; enfin le canon et l'arbre sont mis en com-
munication de mouvement par un système de roues dentées R, R', R", R'",
qui leur donne, l'un par rapport à l'autre, un mouvement relatif aussi lent
qu'on veut, soit, par exemple, ^j^ de la vitesse absolue du régulateur.

Ceci admis, on voit que, pendant la marche du régulateur, ce mou-
vement s'effectue perpendiculairement à la direction des forces qui solli-
citent le manchon à monter ou à descendre ; il en résulte que ces forces,
quelque petites qu'elles soient, doivent être obéies dans la suite du temps.

En introduisant ainsi dans le régulateur de machine un frottement
plus ou moins énergique entre le manchon et le canon tournant, on peut
modérer à son gré la sensibilité du régulateur et neutraliser les effets
d'inertie qui compromettent si souvent la fonction.

Dans le régulateur de rouages d'horlogerie on se gardera bien d'intro-
duire un pareil frottement, mais on utilisera la vitesse différentielle du
canon tournant pour détruire l'influence d'un reste d'adhérence qui, s'exer-
çant entre l'arbre et le manchon, pourrait empêcher le système de fonc-
tionner rigoureusement comme corps libre.

Ce procédé pourrait donc suppléer à l'emploi des galets dont j'ai
souvent garni le manchon dans les applications aux instruments de pré-
cision.

Le principe de la composition des deux mouvements rectangulaires
dont l'un s'effectue à la faveur de l'autre trouve ainsi son application dans des
conditions aussi différentes que possible, et il est assurément remarquable

6S

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— 490 —

de voir un même expédient qui intervient dans les grandes machines pour
modérer la sensibilité du régulateur et qui est également désigné dans la
fine mécanique pour atteindre aux dernières limites de la perfection du
mouvement uniforme.

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DISPOSITIONS PRATIQUES

DES

PRINCIPAUX MODÈLES DE RÉGULATEURS

REGULATEUR A CONTRE-POIDS*.

Les figures représentent un ensemble de l'appareil avec les formes
réelles qu'il convient de donner aux différents organes.

Le régulateur est monté dans une arcade en fonte (pi. 17, fig. 1). L'arbre
vertical A porte supérieurement un axe transverse S où sont suspendus les
deux bras largement bifurques en fourchette (fig. 3) à leurs extrémités
supérieures.

Cette manière d'attacher les bras constitue une suspension nouvelle et
spéciale qui permet de supprimer les arcs-guides ordinairement employés,
et qui, en même temps, représente une des conditions essentielles de l'iso-
chronisme.

Aux tiers inférieurs des bras sont attachées les bielles qui soutiennent
le manchon ; elles sont doublées (fig. 2) pour se réunir en un même point M,
formant ainsi une articulation analogue à celle des bras et pareillement

4. Les dispositions ont été classées en réunissant d'abord tous les modèles destinés à agir sur an
moteur, machine à vapeur, ou autre; puis ensuite les appareils qui produisent uue variation de travail
résistant susceptible d'amener Tisocbronisme.

2. Certificat d'addition (24 août 4864) au Brevet du S3 août 486S.

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— 492 —

essentielle à l'isochronisme ; ces bielles forment avec les bras un losange
articulé dans lequel Tégalité des quatre côtés constitue encore une des
conditions essentielles de risochronisme.

D est un axe horizontal soutenu à ses deux extrémités par deux piliers
F, F. Cet axe est le centre de mouvement des pièces J et K calées solidaire-
ment de manière à former un levier coudé dont le bras oblique J porte ua
contre-poids (x, et dont l'autre bras, redressé plus ou moins verticalement,
se termine en fourchette. Cette fourchette supporte Textrémité d'une autre
pièce Q, également en fourchette, qui suspend un anneau engagé dans la
rigole du manchon.

Ë est un autre axe horizontalement porté entre les piliers B, B' qui
font saillie de l'autre côté de l'arcade. Il porte un levier I qui contourne
l'arbre et se termine par une cheville qui s'engage dans un trou percé dans
l'épaisseur de la pièce Q.

B, R^ sont deux roues d'angle qui communiquent à l'arbre le mouve-
ment de rotation.

La figure k fait voir sous un autre aspect la relation des diverses par-
ties désignées par les mêmes lettres; elle montre que le régulateur fonc-
tionne sous l'angle moyen de /tô"" et que le maximum de l'angle d'écart est
de 15^ de part et d'autre. Elle fait voir aussi que le contre-poids, dont l'ac-
tion est nulle pour la position des bras inclinés à 45% agit sur le manchon
en deux sens opposés suivant que celui-ci s'élève ou s'abaisse à partir de la
position moyenne. Elle montre enfin comment on utilise les mouvements
du manchon pour agir sur la valve ou papillon qui modère l'admission de
la vapeur*.

4. La forme ordiDaire de la valve ou papilloQ, constiluée par uqo plaque elliptique venant
obturer plus ou moins complètement le tuyau d'arrivée de vapeur, paraissait à L. Foucault un
organe défectueux, d'une exécution difficile : il proposa de la remplacer par une valve rectangulaire
tournant dans une boite en fonte spéciale, sorte de cadre également rectangulaire intercalé snr le par-
cours du tuyau d'arrivée de \apeur.

De même, la valve tournante à ouvertures multiples, telle que l'employait M. Flaud, fut modiGé
par L. Foucault : dans l'un des deux plateaux il substituait, à celui des bords rectilignes qui fonctionne
pour produire l'occlusion, un bord curviligne taillé de manière à retarder progressivement la diminution
de la section d^ouverture libre. (Certificat d'addition, pris le 25 septembre 4863 au Brevet du
83 août 4862.)

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— 493 —

Les constructeurs se sont fait un précepte de partager y comme ils disent,
Tobliquité des leviers de transmission, ce qui est un parfait moyen de res-
pecter Finégalité vicieuse entre la puissance (pouvoir réglant du modérateur
qui diminue à mesure que le manchon s'élève) et la résistance provenant
de ce que la pression exercée sur le papillon, ainsi que les frottements sur
les tourillons qui en sont la conséquence, devient maximum au moment de
la fermeture complète.

Je m'attache à faire tout autrement et à disposer les leviers de manière
à faire varier les longueurs de bras dans le sens convenable pour rétablir
l'équilibre entre la puissance du régulateur et la résistance de la valve. Au
lieu de la disposition (flg. 5) exclusivement consacrée par l'usage, j'adopte à
dessein la disposition représentée flgure 6, dans laquelle la projection du
levier R va en diminuant de R à R cos p, tandis que celle de V va en aug-
mentant de y cosç à Y. Comme d'ailleurs on peut changer les inclinaisons
extrêmes des leviers (fig. 6), la longueur et la direction de la brimbale,
on peut augmenter ou diminuer en toute proportion cette variation des
rapports des projections efficaces des leviers de transmission.

En même temps que cette disposition favorise l'équilibre entre la
puissance et la résistance, elle a encore l'avantage de ralentir progressi-
vement la fermeture de la valve à mesure qu'elle approche de l'occlusion
complète.

RÉGULATEUR MIXTE^

J'ai montré qu'on peut réaliser rigoureusement Tisochronisme du légu-
lateur normal par le moyen de ressorts-hélices qui agissent horizontale-
ment sur l'extrémité de la barrette employée dans les précédentes com-
bioaisons à transmettre au manchon l'action variée du contre-poids.

4. Certificat d'addition (24 août 4864) au Brevet du 23 août 4862.

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- m -

En attendant les figures 7, 8 et 9 de la planche 17, on peat voir com-
ment cette combinaison se ramène à des organes faciles à construire.

L'arbre A du régulateur est enfilé dans Taxe d'une colonne en fonte
P P (fig. 8) qui lui sert de base; à son extrémité supérieure, terminée par
un axe transverse (fig. 7 et 8), sont suspendus les deux bras qui forment
avec les bielles du manchon (fig. 8) un losange parfait.

M est le manchon avec son anneau engagé dans une virole et saisi
(fig. 8) entre les branches de la pièce bifurquée E F.

Par son milieu la pièce E F est articulée de telle sorte que dans les
mouvements qu'elle exécute en suivant le manchon, ce point milieu est
maintenu à une distance constante de l'axe BB (fig. 8); il en résulte que
l'extrémité E ne peut se mouvoir que dans la direction E G.

En G se trouvent des crochets portes par un appendice de la colonne
et à ces crochets s'attachent des ressorts R, R, qui, d'autre part, agissent en
tirant sur E ; les ressorts détendus ont une longueur précisément égale à B G,
leur allongement est égal à E B, et à cette condition la pression transmise
en F sur le manchon est, dans toute position, proportionnelle à B F ; T est la
transmission à roues d'angle.

Lors donc que le régulateur vient à tourner sous l'action des roues
d'angle, les boules s'écartent, se soulèvent plus ou moins et se trouvent
soutenues en partie, de manière à resserrer leur révolution dans un temps
qui reste indépendant de l'angle de l'écart.

Pour mettre l'appareil en relation avec la valve de vapeur on utilise le
le levier L, dont l'extension varie avec la hauteur du manchon.

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— W5 —

RÉGULATEUR A PLAN FIXE».

Gel appareil est représenté dans les ligures 10, il et 12 de la planche 17.

Sur l'arbre A est flxée une pièce qui porte tout le système et dont la
forme ne sera bien comprise qu'en la considérant dans les trois figures.

Elle est formée d'une traverse T T recourbée à ses extrémités S S et sur
laquelle sont implantés deux appendices excentriques a, a, recourbés en
crochets pour l'attache des ressorts. La pièce est d'un seul morceau et elle
tourne solidairement avec Tarbre.

Aux extrémités S, S, recourbées de cette pièce viennent s'articuler deux
bielles fourchues qui, vues de champ dans la figure 10, forment les côtés infé-
rieurs d'un losange articulé et qui, dans la figure 11, apparaissent avecl'écar-
tement réel de leurs branches. D'autre part, ces fourches s'articulent avec
le milieu B des bras qui se bifurquent (fig. 11) à leur extrémité inférieure
pour se réunir sur le manchon M et complètent ainsi le parallélogramme
losange.

A l'autre extrémité des bras sont fixées les masses D qui ont la forme
de disques aplatis (fig. 12). Gette forme combinée avec l'écartement des
fourches permet de livrer passage aux ressorts R qui ainsi se développent
le plus près possible de l'axe.

Ges ressorts sont terminés de part et d'autre par des boucles, dont
Tune s'attache simplement au crochet de l'appendice (fig. 10), et dont l'autre
s'engage dans la gorge d'un œillet o enfilé comme une petite poulie sur un
bout d'axe implanté au centre de chacun des disques (fig. 12).

La vitesse de rotation dépendra généralement, comme il a été dit, du
rapport des masses à la raideur des ressorts, et la condition d'isochronisme
sera d'autant mieux satisfaite qu'on aura mis plus de soin à régler la lon-
gueur des ressorts détendus d'après celle des appendices tournants.

4. Certificat d'addition (24 avril 4865) au Brevet du S3 août 4862.

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— 496 —

On voit par cette description que, malgré Tintroduction des ressorts, ce
nouveau régulateur conserve tous les caractères d'une évidente simplicité ;
c'est là une des conditions nécessaires du succès industriel, mais elle ne
suffirait pas pour déterminer la préférence s'il n'y avait encore à faire
valoir un ensemble de propriétés qui sont tout à l'avantage du nouvel
appareil.

Ce régulateur à ressort, que l'on peut nommer régulateur à plan fixe, se
recommande par un ensemble de propriétés qu'il possède à l'exclusion
de tout autre système actuellement connu (page A 80).

RÉGULATEUR A CONTRE-POIDS TOURNANTS*.

On voit figures 1, 2 et 3, pi. 18, le régulateur à contre-poids tournants
représenté dans ses proportions vraies.

Au sommet de l'arbre A est fixée une traverse T largement bifurquée
de part et d'autre (fig. 1, 2), et donnant attache en S et S' aux deux bras
qui portent les boules. Au-dessus des points de suspension S et S' les bras
se prolongent pour recevoir les contre-poids P et F.

M est le manchon qui fait corps avec une traverse V égale à T. Celle
traverse est suspendue à deux bielles b et 6' qui forment avec des longueurs
égales B et B' interceptées sur les bras et avec les traverses T et T' un hexa-
gone symétrique par rapport à l'axe et au diamètre variable 0 O'.

Pour une certaine valeur des contre-poids un pareil système à l'état de
repos se trouve en équilibre indifférent dans toutes les positions. Et si l'on
met l'appareil en rotation sur son axe on trouve que la résultante des forces
centrifuges croît avec Técartement des boules à partir d'une certaine posi-
tion où le système se trouve en équilibre instable.

4. Certi6cat d'addition (%i avril 4865) au Brevet dn 23 août 486S.

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— 497 —

Quand le manchon a peu de poids, cette position diffère peu de celle
où les bras sont parallèles à Tarbre; mais dans cette position quelle qu'elle
soit, les points articulaires 0 et (X se trouvent à une distance qui pour
risochronisme parfait doit être la mesure exacte de la longueur des ressorts
détendus. En supposant, comme dans Texposé théorique, le manchon non
pesant, cette distance est rigoureusement égale à celle des points S et S'.

Les ressorts R agissent de part et d'autre sur les bras et leur attache
se fait aux deux extrémités par des boucles terminales engagées dans des
œillets aux extrémités 0, (Y de la broche articulaire (fig, 1).

Ce dernier régulateur, quoique moins parfait que le précédent, peut
cependant offrir dans l'application des avantages qui proviennent d'une
remarquable économie de construction alliée à d'autres qualités qui ne
sont pas sans importance : isochronisme plus ou moins parfait et variable h
volonté; vitesse arbitraire et indépendante de la longueur des bras; inertie
nuisible des masses réduites à moitié de ce qu'elles sont dans le régula-
teur ordinaire ; symétrie parfaite dans l'action des ressorts et indif-
férence complète à la direction de l'arbre et aux variations relatives de la
pesanteur.

RÉGULATEUR A MANCHON FILETÉ'.

Cet appareil a été conçu de manière à réaliser une sorte de compro-
mis entre la rigueur des principes et les exigences d'une application indus-
trielle.

Il représente dans sa simplicité le résumé d'une longue série d'études
éclairées par la théorie et secondées par une observation attentive des faits.

4. Brevet da 6 décembre 4865 et Certificat d'addition da 9 janvier 4866.

63»

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~ 498 —

La figure k, pi. 18, est un dessin d'ensemble.

A est Tarbre du régulateur; c'est lui qu'on met en communication
de mouvement avec la machine au moyen de poulies ou de roues dentées.
Cet arbre est fileté hélicoïdalement dans une partie de sa hauteur corres-
pondant à la course du manchon. La partie supérieure de cet arbre est
engagée dans la suspension S, qu'il traverse et qui repose librement sur
son extrémité.

La suspension S, folle sur l'axe, porte divers appendices latéraux :
deux sont verticaux et descendent de part et d'autre de l'axe ; ils donnent
attache en 0 à deux bielles en forme de fourche B, B' dont les extrémités
inférieures sont ainsi astreintes à se mouvoir dans un même plan avec
l'axe.

Ces bielles sont articulées d'autre part au milieu des tiges 6, V qui, par
une extrémité, s'articulent aux oreilles du manchon en c, et qui, à leur
extrémité supérieure, portent les disques D.

Chaque disque porte d'un côté un appendice saillant sur lequel vient
se fixer l'extrémité d'un ressort R dont l'autre extrémité est passée dans un
appendice vertical d'une traverse X qui, avec Ja traverse X' située de l'autre
côté de l'arbre où elle joue un rôle analogue, complète les quatre pièces
que nous avons signalées comme portées par la suspension S.

M est le manchon fileté intérieurement d'un pas concordant avec celui
de l'arbre; il en résulte que l'écarlement des masses ne peut varier, ainsi
que la hauteur du manchon, qu'en obligeant le régulateur à tourner d'un
certain angle par rapport à Tarbre.

Le sens du filetage doit être combiné avec celui de la rotation du
régulateur, de manière que, par le fait de l'accroissement de la vitesse, la
réaction exercée sur le manchon, suivant la direction de l'axe, tende à
produire l'écarlement des masses, et que l'action inverse ait lieu par le fait
du ralentissement.

Les deux ressorts attachés aux masses agissent de telle sorte que
la vitesse s'accroit plus dans les petites oscillations que dans les
grandes; d'où il suit qu'en augmentant la vitesse du régulateur on
le fait tendre vers l'isochronismei Pour cela, il faut que les ressorts aient

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— 499 —

une certaine tension initiale qui, dans Tétat de relâchement, maintient les
spires appliquées les unes contre les autres. Ce résultat s'obtient par la
manière dont on procède à l'enroulement du fil de laiton sur le mandrin.

RÉGULATEUR A MANCHOxN FILETE

ET RESSORTS DIRECTEMENT ATTACHES SUR LES MASSES.

La figure 10 représente ce régulateur réduit à une échelle qui n'em-
pêche pas de saisir les proportions des diverses parties.

A est l'arbre du régulateur; c'est lui qu'on met en communication de
mouvement avec la machine au moyen de poulies ou de roues dentées. Cet
arbre est fileté hélicoïdalement dans une partie de sa hauteur correspon-
dante à la course du manchon. A sa partie supérieure, cet arbre est pourvu
d'un épaulement saillant sur lequel repose à frottement libre la pièce de
suspension qui donne attache aux bras.

La suspension S est percée d'un trou cylindrique, correctement alésé,
et dans lequel s'engage librement la partie qui termine l'exlrémité supé-
rieure de Tarbre. Le corps de cette suspension représenté, en plan figure 7,
est surmonté d'une sorte de lanterne qui fait corps avec elle et dont le
sommet repose directement sur le bout de l'arbre; cette suspension est
façonnée de manière à s'articuler avec les bras en deux points distincts
0 et (/ que l'on a soin de tenir aussi rapprochés que possible.

Les bras B et B' sont terminés supérieurement par une partie trans-
versale qui, en s'articulant avec la suspension, les maintient dans un même
plan avec l'arbre; à l'extrémité inférieure, ils sont chargés l'un et l'autre
d'un disque massif D et D' qui constituent les masses réglantes.

Les disques D et D' portent chacun un appendice destiné à donner
attache à des ressorts transversaux.

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— 500 —

b et b' sont des bielles qui s'articulent par une extrémité avec les bras
et par l'autre avec les oreilles du manchon aux points c et c'; de même que
les bras, les bielles se terminent par des parties transversales qui, en s'ar-
ticulant avec le manchon, les maintient dans le plan de l'arbre.

M est le manchon fileté intérieurement d'un pas concordant avec celui
de l'arbre ; il en résulte que l'écartement des disques ne peut varier, ainsi
que la hauteur du manchon, qu'en obligeant le régulateur à tourner d'un
certain angle par rapport à l'arbre.

R est un ressort hélice tendu de masse en masse ; un ressort semblable
est symétriquement disposé de l'autre côté des masses. Par la manière
dont ces ressorts agissent, la vitesse du régulateur acquiert un accroisse-
ment plus considérable dans les petites que dans les grandes amplitudes;
d'où il suit que, en augmentant de vitesse, le régulateur tend vers l'isocbro-
nisme. Pour cela il faut que les ressorts aient une tension initiale consi-
dérable qui leur assigne à 0 tension une longueur fictive beaucoup
moindre que leur longueur réelle. Ce résultat s'obtient par la manière dont
on procède à l'enroulement du fil de laiton sur le mandrin qui détermine
le calibre intérieur.

Les ressorts sont terminés à leurs extrémités par des boucles qui s'en-
gagent de part et d'autre dans la gorge de petites poulies ou œillets dont
les axes sont fixés sur les appendices des disques figure 10.

Le tout constitue une combinaison qui semble réunir les principales
qualités d'un bon régulateur de machine. Par les ressorts on obtient une
précision de marche qui coïncide avec l'augmentation du pouvoir réglant,
et, de plus, on arrive par le jeu du manchon fileté à un degré de stabilité
inconnu jusqu'ici.

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— 501 —

ROUAGE MOTEUR A MOUVEMENT CONTINU

ET A VITESSE CONSTANTE

POUR LES OPÉRATIONS D*ASTR0N01I1E ET DE CHRONOGR APHIE ^

Ce rouage moteur est destiné à produire un travail extérieur ; la force
motrice est variable et le travail aussi, et pourtant il faut que, malgré les
variations de Tune et de l'autre, la machine conserve une marche uniforme.
Il est donc nécessaire de faire intervenir une résistance auxiliaire égale-
ment variable, toujours prête à consommer la force motrice en excès.
Dans le nouvel appareil cette résistance variable est fournie par un venti-
lateur de petite dimension V (fig. 1, pi. 19) dont les orifices s'ouvrent et se
ferment par Faction même du modérateur ; et les choses sont disposées de
manière que cette fonction s'accomplisse sans exercer de réaction sensible
ou capable de troubler Tisochronisme de l'appareil régulateur. 11 y a même
dans la disposition de ce dernier un détail de construction qui a pour effet
d'éliminer l'influence des résistances passives et de lui restituer sensible-
ment les conditions d'un corps libre. Ce dernier perfectionnement sera
traité à part.

Un puissant ressort moteur enfermé dans son barillet B communique
par une série d'engrenages la force motrice au modérateur ; mais au delà
le rouage se prolonge de manière à faire tourner à la vitesse de 30 à
35 tours par seconde la roue à ailettes du ventilateur contenue dans la
boîte cylindrique V. Cette boite est percée à jour de 12 ouvertures équidi-
stantes (fig. 2 et 3) qui alternent avec des parties pleines de même étendue ;
elle est recouverte d'une enveloppe extérieure suspendue sur un pivot
central et percée d'un même nombre d'ouvertures. Il suffit donc que
cette enveloppe fasse sur elle-même ^i de tour pour que, du même coup..

4. Brevet du ^3 août 4862.

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— 502 —

tous les orifices soient ouverts ou fermés, pour que la circulation de l'air
soit libre ou interceptée.

Une mince traverse T (fig. i), fixée près du pivot central, établit la
communication avec la branche verticale du levier coudé annexé au modé-
rateur, et par ce moyen les changements de position dus aux moindres
variations de la force motrice sont aussitôt suivis d'un changement corres-
pondant du travail résistant. Tant que les ouvertures du ventilateur ne sont
ni complètement ouvertes ni complètement fermées, la résistance qu'A
oppose au mouvement demeure subordonnée aux évolutions du modératear,
et comme celui-ci possède Tisochronisme, il faut que la machine et tous les
mobiles qui en dépendent partagent cette nécessité du mouvement uniforme.

Jusqu'ici j'ai fait abstraction des résistances passives inhérentes au
mode de construction du modérateur de Watt, ainsi que de celles qui se
sont introduites avec les organes qui lui donnent l'isochronisme.

Ces résistances ont cependant une influence qui n'est pas négligeable
et qui deviendrait prédominante à mesure que Ton supprime les autres
causes d'erreur.

Si donc on ne parvenait pas à les écarter, le seul bénéfice de la nou-
velle construction serait d'assurer à la machine une vitesse moyenne dont
elle s'écarterait sans cesse plus ou moins, et jusqu'à concurrence des varia-
tions correspondantes à l'influence de ces résistances. Heureusement il est
possible de supprimer cette imperfection, et le moyen consiste dans la con-
figuration de la surface qui termine inférieurement le rebord de la douille
articulée au parallélogramme. Ce rebord de douille est ondulé à deux
périodes entières (fig. ft et 5), de manière à passer deux fois et alternative-
ment en dessus et en dessous du plan qui coïnciderait avec la surface de
révolution. Cette surface, en glissant au-dessus de la cheville C (fig. 1) , qui
presse sur elle, fait naître dans toutes les parties du système un mouve-
ment alternatif, par suite duquel chacune des pièces qui le composent
oscillant autour de sa position moyenne, transmet intégralement dans la
moyenne du temps les plus petites forces qui la sollicitent. Pour produire
son effet, il n'est pas nécessaire que l'ondulation soit très-prononcée.

Dans le rouage en question il n'y a pas plus de \ de millimètre entre le

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— 503 —

creux et la figure saillante de Tonde. Le résultat est bon, et, malgré les
variations de la puissance du ressort et les inégalités du travail extérieur,
le rouage fournit du commencement jusqu'à la fin une vitesse qui ne varie
pas de la cinq-millième partie de sa valeur. Le principe théoriquement
certain est donc aussi jugé dans sa valeur pratique.

RÉGULATEUR A AILETTES

APPtIGABLb AUX EOUAGES d' HOBLOGERIE *.

J'ai décrit antérieurement une combinaison du régulateur isochrone à
contre-poids et d'un ventilateur qui s'applique avec avantage aux rouages
d'horlogerie, pour la production du mouvement uniforme.

Mais depuis l'époque où j'ai imaginé cette disposition, j^ai reconnu que
dans les circonstances qui ne requièrent pas une extrême précision le régu-
lateur à ressort résout la question d'une manière bien plus simple.

Le régulateur à ressorts a été décrit en principe dans un Mémoire
précédent (page 1x95), et pour l'adapter à l'application des ailettes spéciales
des rouages moteurs à vitesse constante, il suffit d'y apporter quelques
modifications que je vais indiquer ici.

Le régulateur à ressorts, précédemment décrit, est caractérisé par l'in-
terversion du point de suspension et du lieu occupé par le manchon. Cette
interversion a pour effet d'assujettir les masses à se mouvoir dans le plan
même du point de suspension et^ par conséquent, d'établir un équilibre
qui ne peut être troublé ni par les mouvements imprimés au système, ni
par les changements de direction de Taxe. Les masses ainsi soustraites aux
effets de la pesanteur sont sollicitées vers l'axe par des ressorts-hélice qui

4. Certificat d'addition (47 novembre 4864) au Brevet du S3 août 4862.

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— 50ft —

prennent leur point fjxe sur des appendices^ tournant solidairement avec
l'arbre.

Pour faire d'un pareil système un bon régulateur de rouage, il suflSt
d'augmenter dans une certaine mesure la vitesse de rotation par la rai-
deur des ressorts et d'élaler les masses en surfaces pour développer une
résistance dans l'air, qui devra croître avec l'amplitude du cercle orbilairc
décrit par le centre de gravité. On disposera donc les parties de la manière
suivante :

Deux plaques de métal découpées en formes d'ailettes sont articulées
par leur étroite extrémité sur un mancbon M (fig. 9. PI. 19), qui se meut
librement suivant la longueur de l'arbre; ces plaques seront tout à la fois
les ailettes, les masses et les bras du régulateur. Comme masse, elles ont
leur centre de gravité en C. Comme longueur de bras, elles mesurent la
distance C M. Au milieu de cette longueur s'articulent les bielles de suspen-
sion 0 S. L'articulation S a lieu sur une traverse faisant corps avec l'arbre,
et qui porte deux appendices pour l'attache des ressorts.

Comme cette traverse a une forme assez difficile à comprendre, on Ta
représentée sous deux aspects différents, ainsi que les bielles qui suspen-
dent les plaques. Ces bielles sont contournées de manière à entrer l'une
dans l'autre, et à s'articuler suivant une même droite avec la traverse de
suspension, puis elles reviennent en s'arrondissant regagner le plan des
lames, l'une d'un côté, et l'autre du côté opposé; cette inflexion a pour
objet de réserver l'espace nécessaire au passage des ressorts.

Les ressorts sont au nombre de deux, et ils sont disposés de chaque
côté, comme l'indique la figure qui représente l'appareil en plan. La con-
dition à remplir pour que l'appareil exécute toutes ses révolutions dans le
même temps, est que la longueur des ressorts détendus soit égale à celle de
l'appendice tournant; quanta la vitesse de révolution, elle dépend, comme
il a été dit ci-dessus (page 472] du rapport des masses à la racine carrée de
l'élasticité des ressorts.

D'après cela, pour varier la vitesse, on peut, à volonté, changer les
ressorts ou modifier la masse des ailettes; mais comme il importait, en
outre, de pouvoir agir sur l'appareil en marche, on a dû mettre le man-

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— 505 —
chon en prise avec un levier coudé I, dont Fun des bras, à longueur
variable, est sollicité par un ressort. Mais comme il faut éviter que cette
nouvelle force ne vienne troubler l'isochronisme, on a placé ce bras de
levier sous une inclinaison telle que la force communiquée au manchon fût
assujetae à varier proportionnellement avec la diagonale du losange arti-
culé, parallèle à Taxe, condition qui est sensiblement satisfaite pour une
certoine inclinaison relative des deux bras du levier, et qui se maintient
sensiblement aux diiïérentes positions du point d'attache.

Un régulateur ainsi construit répond à la double condition d'avoir une
vitesse de révolution propre et de déterminer par ses changements de posi-
tion le rétablissement d'un équilibre constant entre le travail moteur et le
travail résistant. La constance dans la durée de révolution est la propriété
du régulateur à ressort; quant à la variation du travail dépensé, elle résulte
de la ventilation opérée par les lames, et dont l'énergie augmente avec
rétendue du cercle décrit. 11 est à présumer que ce régulateur, en raison
de son extrême simplicité, trouvera son application dans les diverses cir-
constances où l'on a déjà cherché à produire le mouvement uniforme.

RÉGULATEUR A AILETTES ET A CONTRE-POIDS^

On peut combiner, dans un régulateur, les masses ailettes avec des
contre-poids, de manière à exclure l'emploi des ressorts et à éviter Tin-
fluence des changements qu'ils peuvent subir avec le temps.

S (fig. il. PI. 19) est une suspension où sont attachées deux petites
bielles, articulées avec des ailettes dont les fourches viennent se réunir sur
un manchon pesant. Un pareil système mis en mouvement de rotation est
susceptible de prendre une très-grande vitesse et de produire une venti-

4. Certificat d'addition (17 novembre 4864) au Brevet du 23 août 4862.

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— 506 —

lation énergique. De plus^ il suit exactement les lois du régulateur ordi-
naire, et il subit les mêmes variations avec Tangle d'écart. Si donc on lui
applique le système de levier et de contre-poids déjà décrit, on pourra le
rendre isochrone et l'appliquer aux usages de hante précision.

La vitesse de rotation et, par suite, la quantité de travail dépensé dans
Tair ambiant dépendent du rapport des masses des ailettes au poids da
manchon. En supposant ces masses M concentrées en leur centre de graTité,
en prenant pour / la distance de ce centre C au point articulé sur le man-
chon, et pour P le poids total de ce dernier diminué de l'action du contre-
poids régleur, on a, suivant le tracé de la figure, pour la durée desrévola-
tionS; la valeur constante :

Dans l'application aux rouages d'horlogerie, on peut disposer du rap-

port — de telle sorte que le système prenne une vitesse de 5 à iO tours par

seconde, ce qui, dans les dimensions de la figure ci-jointe'*, représente une
dépense qui peut s'élever jusqu'à trente kilogrammëtres dans une heure.
C'est là une force motrice considérable, maintenue comme en réserve et
toujours prête à se déplacer et à réagir contre l'obstacle qui tendrait à s'op-
poser au mouvement de la machine. Tant que la résistance ne donne pas
lieu à une consommation de travail supérieure à la réserve dépensée par
le régulateur, la vitesse se maintient sensiblement la même et n'a à subir
en toute rigueur que des variations temporaires absolument insignifiantes
et qui signalent la période de transition correspondante au changement de
régime.

4, Le dessin, fig. 44. PI. 49, est la réduction aux | du dessia original.

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— 507 —

RÉGULATEUR A FROTTEMENT*.

Au lieu de chercher dans Tair une résistance variable pour faire équi-
libre à la force motrice, on peut se proposer de recourir à un frottement
entre corps solides. Dans les combinaisons qui ont été proposées jusqu'ici,
ce frottement avait le grand inconvénient d'exercer une réaction qui trou-
blait la marche du régulateur. Je vais montrer qu'en adoptant le système de
régulateur à ressorts décrit page 477 on peut introduire un frottement qui se
gradue par l'action même des ressorts, et qui ne peut également réagir sur
le régulateur.

Si l'on considère (fig. 11. PI. 18) le système articulé suspendu en S, on
reconnaît tous les éléments du régulateur à ressorts; seulement, au lieu
d'attacher les ressorts sur une partie rigide tournant tout d'une pièce avec
Tarbre, on prend les points d'attache sur des leviers articulés aux extrémités
de la traverse, on prolonge ces leviers et on les arme de frottoirs qui, par
Faction des ressorts, s'appliquent sur une surface cylindrique centrée sur
l'arbre. En fait, les ressorts fonctionnent comme si les leviers ne faisaient
qu'un avec la traverse, car l'articulation qui mobilise ces leviers ne sert
qu'à transmettre une pression qui se gradue sans nécessiter aucun mouve^
ment appréciable. Pour assurer le centrage de la surface frottée, on peut
la monter à frottement libre sur l'arbre, et, pour la maintenir au repos,
réserver une saillie qui vienne butter sur un obstacle.

On peut encore se proposer de faire en sorte que les frottoirs n'entrent
en action que pour un certain écart que l'on déterminerait arbitrairement.
Pour cela, on tend entre les deux frottoirs un ressort dont l'élasticité est
constante et qui ne peut résister aux autres ressorts que jusqu'à concurrence
d'une égale tension. Cet état d'équilibre correspond à un certain écarte-
ment des masses et marque la limite à laquelle le régulateur commence à
entrer réellement en action.

4. Certificat d'addition (17 novembre 4864] au Brevet du 23 aotlt 1862.

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— 508 —

Je ne pense pas qu'en principe Taction d'un frottoir sur une paroi rigide
puisse être considérée comme aussi correcte et aussi continûment graduée
que celle qu'exercent des ailettes se mouvant dans l'air, mais la combinai-
son que je viens de décrire offre pourtant ceci de bien curieux, c'est de
mettre en jeu un frottement qui, sans exercer aucune réaction sur la fonc-
tion propre du régulateur, fait naître une résistance d'une incomparable
énergie et qui n'a de limites que dans la résistance des matériaux.

REGULATEUR A AILETTES SANS AîANCHON.

Ce régulateur est formé par deux ailettes pendantes B, B' (fig. 7 et 8.
PL 19) supendues aux extrémités d'une traverse A A' fixée sur Tarbre D
et entraînée dans son mouvement de rotation. Les deux ailettes sont solli-
citées l'une vers l'autre par des ressorts à spirale R, attachés l*un d'un
côté, le second de l'autre côté en un point situé vers le milieu de la lon-
gueur. Les ressorts sont, du resle, terminés par des boucles embrassant des
anneaux I d'acier à tranchant intérieur, lesquels s'engagent sur des cou-
teaux boutonnés également en acier.

Puis, pour maintenir entre les deux ailettes une solidarité de posi-
tion à peu près symétrique, on les a reliées entre elles par une bielle
E E' oblique et légère qui les oblige à s'écarter et à se rapprocher en mêoie
temps ^ Cette bielle est fixée d'un bout sur l'une des ailettes, en dessous
du point de suspension et de l'autre sur les bras des leviers L formant
prolongement des ailettes au-dessus du point de suspension.

4. Dans un système imaginé antérieurement les deux ailettes étaient indépendantes (fig. 6.) : la
bielle n'existait pas et les res^rts reliaient chaque ailette à i'e^trém té d*un3 traverse horizontale
tournant solidairement avec Taxe, comme dans le régulateur à plan fixe; mais les résultits obtenus ne
parurent pas suffisants à L. Foucault pour les appareils de grande précision.

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— 509 —

Sans les ressorts, on voit que les deux ailettes seraient pendues verti-
calement et oscilleraient au moindre écart comme deux pendules librement
suspendus; mais les ressorts étant mis en place, les ailettes sont ramenées
vers Taxe et y demeurent fortement appuyées, à moins que l'appareil ne
soit soumis à un mouvement de rotation assez rapide pour développer une
force centrifuge qui fasse équilibre à l'élasticité des ressorts ou qui la
surmonte.

Lorsque cet équilibre entre les forces centrifuges et l'élasticité des
ressorts a lieu pour une vitesse déterminée indifféremment à toute dis-
tance de l'axe ou pour toute longueur des ressorts plus ou moins détendus,
on dit que le système est isochrone et l'on est assuré de voir le régulateur
prendre et garder la même vitesse pour toute espèce de position.

La condition à remplir pour mettre le régulateur en état d'isochro-
nisme plus ou moins parfait, c'est que les ressorts se trouvent complète-
ment détendus pour une distance du point d'attache correspondante à
l'annulation de la résultante des forces centrifuges, ou, en d'autres termes,
il faut à très-peu près que les longueurs réduites des ressorts à zéro-ten-
sion soit égale à la distance entre ces points d'attache pour la position où
les centres résultant des forces centrifuges seraient fictivement ramenés
sur l'axe.

Si donc le régulateur est associé à un rouage qui lui communi(|ue le
mouvement tout en exécutant un travail au dehors, les ailes s'écartent jus-
qu'à dépenser par ventilation dans l'air tout l'excès disponible de la force
motrice, et si le travail exécuté vient à changer de valeur le régulateur
changera de position de manière que son travail propre de ventilation
reste complémentaire de l'autre, et que la somme de tous ces travaux soit
équivalente à la force motrice dépensée dans le même temps.

Le régulateur étant isochrone, ces changements de régime auront lieu
sans changement permanent de vitesse, et les variations temporaires
seront d'autant plus abrégées qu'il tournera lui-même plus vite et qu'il
aura moins de masse. A cet effet, on donne de préférence au régulateur
une vitesse de douze à quinze tours par seconde et l'on construit en ahimi-
nium la traverse A, la bielle oblique E et les deux bras de levier F et L

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— 510 —

prolongeant ces dernières au delà du point de suspension. Pour biendéter-
miner le centre des forces centrifuges, on garnit la partie élargie d^
ailettes de disques de cuivre C, G' fixés sur Taluminium. Deux petites boules
de cuivre M, M' se vissent sur les bras L F des leviers prolongés et forment
de petites masses destinées à faciliter le réglage déGnitif de TappareiLOa
comprend qu'en les approchant ou en les éloignant des centres de suspen-
sion on modifie Teffet des forces centrifuges et on produit ainsi des chan-
gements dans une petite mesure.

Cette disposition du régulateur est spécialement destinée aux applica-
tions à la chronographie.

RENSEIGNEMENTS PRATIQUES

SUR L'EMPLOI DU RESSORT HÉLICES

Dans un certain nombre de modèles de régulateurs, la force qui est
opposée à la force centrifuge est empruntée à des ressorts à boudin ou res-
sorts hélices. Le métal qui convient le mieux pour former ces ressorts est
le laiton en fil fortement récroui au moment de l'enroulement par des pas-
sages réitérés à travers la filière.

La force des ressorts ou l'inverse de leur allongement par kilogramme
de charge dépend de la grosseur du fil, du diamèlre et du nombre des spires;
elle est sensiblement proportionnelle au cube du diamètre du fil, 'en raison
inverse du diamètre des spires, ainsi que du nombre de ces spires*.

4. Certificats d'addition du 24 avril 1865 et du 9 janvier 4866 aux Brevets du 23 aoilit 4862 et do
6 décembre 4865.

8. La rorce des ressorts a été étudiée expérimentalement par L. Foucault sur un grand nombre de
ressorts; les chiffres qu'il a trouvés ainsi ne présentent pas d'ailleurs un intérêt suffisant pour qu'on ait
cru devoir les publier.

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— 5!1 —

On a ainsi trois éléments à faire varier et qui permettent toujours de
composer un ressort conforme aux conditions prescrites.

Toutes les fois que Tempioi du ressort hélice a été indiqué dans le
cours de ces notes, on a eu bien soin de définir la longueur du ressort
détendu qu'il convient d'employer, et de la rapporter à quelqu'une des
données principales de l'appareil à construire. Par ce moyen on est tou-
jours sûr de pouvoir tomber directement, sans tâtonnement aucun, sur les
conditions d'îsochronisme, ou de s'en écarter arbitrairement dans un sens
ou dans l'autre. Mais, pour éviter toute méprise, il est important de ne
pas confondre la longueur matérielle avec la longueur réduite d'un ressort
réellement détendu. Quand un ressort hélice, abandonné à lui-même, laisse
voir du jour entre les torons de spire, on est sûr que sa tension est nulle et
Ton peut prendre directement sa longueur naturelle en mesurant la distance
comprise entre les deux extrémités; mais quand le ressort a été enroulé
dans un état de tension initiale qui tient les spires appliquées les unes
contre les autres, il faut recourir à une petite opération pour reconnaître
la longueur qu'il prendrait si les spires, en se pénétrant les unes les autres,
pouvaient librement obéir à leur élasticité.

Cette longueur fictive d'un ressort qui tend à rentrer en lui-même
joue, pour l'établissement des conditions d'isochronisme, le même rôle
que la longueur naturelle des ressorts dépourvus de tension initiale et, pour
la déterminer, on n'a qu'à procéder de la manière suivante :

On charge le ressort du poids justement nécessaire pour faire équilibre
à sa tension initiale, ce qu'on reconnaît à ce que les spires sont sur le point
de s'écarter les unes des autres ; puis on double ce poids et l'on mesure
l'allongement qui en résulte; la longueur ainsi observée est à retrancher de
la longueur matérielle du ressort non chargé, pour en déduire la longueur
fictive qui correspond à l'absence de tension. Cette longueur réduite des res-
sorts à tension inidale est de tout point assimilable à la longueur des
ressorts sans tension.

Théoriquement, il est indifférent d'employer des ressorts avec ou sans
tension initiale ; mais, dans la pratique, ilya uq certain intérêt à façonner
les ressorts de manière h leur communiquer une tension initiale aussi

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— 512 —

grande que possible. En effet, plus on diminue la longueur des ressorts à
zéro-lension, et plus ils deviennent faciles à introduire dans les méca-
nismes.

DÉTAILS PRATIQUES

SUR LA CONSTRUCTION DES RESSORTS HÉLICES.

Il importe de pouvoir produire^ dans un ressort hélice, la tension ini-
tiale qui a été définie plus haut; pour obtenir ce résultat, j'ai recours au
procédé de fabrication suivant :

L*état de tension initiale ne peut être obtenu avec des ressorts hélices
en acier trempé, attendu qu'il disparaît par le recuit qui précède néces-
sairement la trempe. C'est là une des raisons pour lesquelles j'emploie de
préférence Jes fils en laiton qui se récrouissent de plus en plus par des
passages réitérés à travers la filière.

En étudiant attentivement les circonstances qui accompagnent l'enrou-
lement des ressorts, j'ai reconnu que le plus sûr moyen de leur communi-
quer une forte tension initiale est d'imprimer au fil sortant de la filière et
immédiatement avant l'enroulement une courbure perpendiculaire au plan
même des spires et dont la concavité soit tournée du côté de la partie du
ressort déjà formé. On est ainsi conduit à donner à la filière une forte
inclinaison sur la direction de l'axe du mandrin qui détermine le calibre
du ressort.

Les choses sont alors disposées de la manière suivante : je suppose
que le fil a déjà été enroulé une ou plusieurs fois, uniquement pour obte-
nir un commencement de récrouissage. Ce ressort (fig. 25) est enfilé dans
une broche B prenant point d'appui sur un support qui conduit la filière F.
Le bout du fil déroulé et aminci est engagé dans le trou qui doit lui faire

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— 513 —

subir une nouvelle réduction de diamètre; au delà le fil s'enroule sur le
mandrin M qui est monté sur un tour et mis en mouvement par un toc T.
A mesure que l'enroulement s'opère, on conduit à la main^ en V, le chariot
qui porte la filière, et pour que ce mouvement soit exécuté avec précision
on arme le support d'une aiguille indicatrice A que l'on s'applique à main-
tenir en contact avec le dernier tour de spire formé.

Par ce moyen, toutes les parties du fil déroulé par l'appel du mandrin
qui tourne sur lui-même cheminent au sortir de la filière suivant une

Fig. 25.1

courbure constante qui se transporte parallèlement à elle-même, et c'est
en subissant cette inflexion constante que le fil contracte l'état de ressort
qui maintient les spires appliquées les unes contre les autres.

Quant à la nécessité de conduire le support à la main par un engre-
nage indépendant des transmissions qui agissent sur le mandrin, elle ré-
sulte de l'absence de relation simple entre les deux vitesses et de la variété
infinie des rapports à établir entre elles. On peut, suivant les cas, varier
l'inclinaison de la filière et le retard du chariot, et l'on constate qu'en opé-
rant dans des conditions identiques on arrive à coup sûr à des résultats
semblables.

Une circonstance dont l'influence est peu connue et qui tend à aug-
menter la tension du ressort sur lui-même consiste à produire l'enroule-
ment définitif en faisant passer le fil dans la filière directrice à travers le

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— 514 —

dernier tron qu'il a déjà franchi; le récrouissage et la tension s'opèrent
ainsi par deux opérations distinctes, et Ton est sûr que Tune ne nuira pas
à Tautre.

En inclinant la filière de 30 à &0* sur la direction du mandrin, on arrive
à produire des ressorts dans un état de tension inconnu jusqu'ici, et quand
le diamètre du fil ne dépasse pas ^ du diamètre des spires, on réussit à réa-
liser le ressort hélice ayant une longueur réduite nulle ou négatiye.

Quand on veut exagérer les choses, et pousser à outrance l'application
du principe, on fixe sur le support une sorte de buttoir G, avec ou sans
galet, qui exagère la courbure du fil sans qu'il cesse de traverser normale-
ment la filière.

Ce qu'il y a de mieux pour une fabrication courante, c'est d'obtenir le
ressort d'emblée dans l'état de tension qui convient à l'application qu'on en
veut faire; mais quand cette tension a été exagérée, il est facile de la rame-
ner à la valeur voulue : on attache par une de ses extrémités le ressort à
un point fixe et on exerce sur Fautre extrémité une tension capable de
dépasser plus ou moins la limite d'élasticité. On éprouve ensuite le ressort
en mesurant sa longueur sous deux charges différentes, et l'allongement
étant considéré comme propo rtionnel à la charge, on peut calculer la ten-
sion initiale du ressort et sa longueur réduite .

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ROUAGE COMMUTATEUR A SYSTÈMES SATELLITES

Il s'agit d'un rouage commutateur, à systèmes satellites, qui se trouve
en relation constante avec le moteur à régler, et j'utilise ce système pour
transmettre l'action de mon modérateur à force centrifuge, soit à la vanne
d'admission de l'eau dans le cas où le moteur est hydraulique, soit à la
valve d'arrivée de vapeur, dans le cas d'une puissante machine à vapeur.

Le dessin annexé permettra de se rendre facilement compte des dispo-
sitions spéciales que j'ai combinées et qui sont représentées fig. 12. PL 19
en perspective.

Le rouage se compose de deux systèmes satellites composés chacun
de la même manière, de telle sorte que la description de l'un des systèmes
est la description de l'autre ; j'ai eu soin d'indiquer dans la figure 12 les
pièces correspondantes de chaque système par les mêmes lettres, seule-
ment les unes sont des lettres simples et les autres des lettres primées.

Chacun des deux systèmes se compose :

!• D'une roue E ou E' folle sur l'axe I J (ou F J') et portant un man-
chon dans lequel tourne librement l'axe des deux roues fixes B et D (ou
B' et IX) ;

2*" D'un pignon A (ou A') qui est en relation avec les rouages exté-
rieurs à l'appareil et qui engrène avec la roue B (ou B') ;

4 . Certificat d'addition (S8 août 4867) au Brevet da 6 décembre 4865.

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— 516 —

S"" D'un pignon G (ou G') fixé ainsi qu'une roue à cheville H (ou H')
sur un même manchon lequel est fixé sur l'arbre I J (ou V V) ; le pigaon
G (ou G') engrène avec la roue D (ou D').

Les deux systèmes sont réunis parce que la roue à cheville H engrène
avec la roue folle E' et la roue à cheville H', avec la roue folle E.

Les palettes K, K' d'une ancre d'arrêt et commandée par le régula-
teur à l'aide du levier L, peuvent à volonté s'engager dans les chevilles de
la roue H, ou dans celles de la roue H', ou bien même se tenir en dehors
de ces deux roues.

Le rouage étant ainsi disposé constitue deux séries d'engrenages ou
trains pouvant fonctionner indépendamment l'un de l'autre.

L'un des systèmes ou trains se trouve formé par les mobiles A B D —
GHE' — D'B'A';

L'autre par les mobiles ABD — EH'G' — D'B'A'.

11 est facile de se rendre compte que' pour une même rotation directe
du pignon A le mouvement transmis par le premier train au pignon A^
sera égal et de sens contraire à celui que transmet le second.

En effet, si nous supposons que Tancre fixe la roue à cheville H' et
par suite la roue E, le mouvement de rotation directe imprimé au pigaoa
A fournira un mouvement direct à la roue H, d'où il résultera que le mou-
vement sera inverse pour E' et par conséquent pour A'.

Si, au contraire, H et par conséquent E' sont rendus immobiles
(fig, 12), le même mouvement direct de A donnera à E un mouvement
inverse et par conséquent la rotation de H' G' A' sera directe, et comme les
rapports des nombres de dents sont les mêmes dans les deux trains, le
mouvement direct de A aura la même vitesse que le mouvement inverse
donné par le premier train.

Si les deux trains fonctionnent en même temps, la rotation de A' sera
nulle.

La rotation de A' transrpettra dès lors, sous l'influence du régulateur
agissant en L, le mouvement dans un sens convenable soit à une vanne
d'admission de l'eau, soit à une valve d'arrivée de vapeur.

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EXTRAITS

DBS

FEUILLETONS SCIENTIFIOUES

DU JOURNAL DES DÉBATS

VITESSES RELATIVES
DE LA LUMIÈRE DANS L'AIR ET DANS L'EAU*

(Lettre au Rédacteur, 30 avril 1850.)

Monsieur,

Je n'attendrai pas l'expiration de la quinzaine pour vous rendre compte du prin-
cipal événement de la séance que l'Académie des sciences a tenue aujourd'hui. On savait
que M. Arago devait parler et continuer de raconter ses belles recherches de polarisation
et de photométrie; Taffluence était grande, et l'Académie comptait dans son sein un
associé étranger et deux membres correspondants, M. David Brewster, lord Brougham
et M. de La Rive, de Genève. Mais ce à quoi Ton ne s'attendait pas, c'est que M. Arago
devait rappeler un des plus beaux projets qu'ait enfantés le génie d'un savant, et déclarer
qu'après ravoir conçu il laissait à la jeune génération le soin et l'honneur de le mettre
à exécution. Ce projet, il en a été plus d'une fois question ici : il consistait à décider,
au moyen d'un miroir tournant, si la lumière se meut plus vite ou dans l'air, ou dans
Feau, et à chercher dans le résultat probable de cette expérience la confirmation de la
théorie aujourd'hui en faveur pour expliquer l'ensemble des phénomènes lumineux.
Jugez, monsieur, de l'émotion avec laquelle je dus écouter cette généreuse déclaration

i. Voir page 173.

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— 518 —

moi qui tenais depuis quelques jours ^ entre mes mains la solution expérimentale de ce
grand I problème I Néanmoins j'ai cru convenable de diflérer jusqu'à la séance prochaine
la lecture du Mémoire où j'ai consigné mes résultats. En attendant, monsieur, permet-
tez-moi de vous énoncer en peu de mots ce que j*ai observé.

La lumière emploie plus de temps à parcourir le même chemin dans l'eau que dans
l'air, et la durée de son parcours dans ces deux milieux différents est accusée par une
déviation du rayon qui se réfléchit à un moment donné sur un miroir tournant avec
une grande rapidité.

Toutes choses égales d'ailleurs, les déviations se sont montrées sensiblement pro-
portion nelles aux indices de réfraction de l'air et de l'eau.

Il n'est pas possible de conserver le moindre doute sur la réalité de ces résultats :
ils ont été obtenus de deux manières différentes.

Les deux déviations ont d'abord été observées successivement et trouvées inégales
pour une même vitesse de rotation du miroir. Puis elles ont été vues simultanément, ce
qui rendait encore l'observation plus certaine. Permettez-moi de m'en tenu", pour le
moment, à l'expression un peu technique de ces nouveaux résultats. Quand les colonne
du feuilleton seront libres, j'entrerai dans les développements nécessaires pour rendre
ces propositions plus intelligibles à vos lecteurs.

Recevez, monsieur, etc.

4. Une feuille trouvée dans les papiers de L. Foucault porte à la suite les deux indications
suivantes écrites de sa main :

Dimanche 47 févriW 4850, le rayon a dévié.

Samedi 27 avril 4850, à une heure, il est constaté que la lumière va plus vite dans l'air que dans
Teau : à quatre heures, quatre personnes en sont témoins.

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DEMONSTRATION EXPERIMENTALE

DU MOUVEMENT DE ROTATION DE LA TERRE'

(31 mai 1851.)

La notion du mouvement de rotation de la terre est aujourd'hui tellement répandue,
elle a si victorieusement passé du domaine de la science dans celui des idées vulgaires,
qu'il pourra sembler superflu de cherchera en donner une preuve nouvelle. Cependant,
si l'on considère que les principaux arguments à Tappui de ce mouvement sont tirés de
l'observation des phénomènes célestes, on accordera peut-être encore quelque attention
au résultat d'une expérience qui permet de conclure à la rotation de la terre par
^inspection d'unjihénomène^prod^^ à domicile et sans jeter uncojip d'œil sur le ciel.
De même que, en pleine mer, à perte de vue du rivage, le pilote, les yeux fixés sur le
compas, prend connaissance des changements de direction accidentellement imprimés
au navire, de même Thabitaùt de la terre peut se créer^ au moyen du pendule, une
sorte de boussole arbitrairement^orientée dans l'espace absolu, et dont le mouvement
.ig^j^arent lui révèleie mouvement réel du globe qui le supporte. Quand l'aiguille
aimantée, qui ne cesse de viser vers le nord, a l'air de tourner dans un sens ou dans
l'autre,' on en conclut que c'est le navire qui vire de bord en sens opposé.

En voyant tout à l'heure lejjlôa4toaciLlaliûnu-d'ui) pendule libre dévier constamment
dans unjens déterminé^ noua conclurons également, en présence de ce plan qui ne
doit pas tourner, que c'est nous qui tournons en sens contraire. Sur ce point donc, nous
serons encore une fois obligés de redresser par le raisonnement le témoignage de nos

sens. c^^va^>•a-^^

En mettant le pendule en branle, nous commencerons par établir, en nous fondant
4. Voir page 378.

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— 520 —

sur une propriété essentielle de la matière, sur Tinertie, gua le plan déterminé par les
oscillaUoAs ne peut totir aer autour de la verticale ;' et si, contrairement aux lois de
la mécanique les plus absolues, il neuJs semble ^'animer d'ua mouvement de rotation
conforme à celui de la sphère céleste, nous lutterons contre l'apparence et nous Doas
appiiquerons à nous-mêmes» au sol, aux objets environnants, ce mouvement en sens
contraire.

Toutefois, il faut bien le reconnaître, si Texpérience nouvelle parait aujourd'hui
concluante, décisive, on doit en savoir gré au progrès du temps. Entre les maios de
Goperni£.Jl« 6alilée« £etta.eipérience_n^eilt-été.âu'an£mbarras de plus, par la dilQcultë
' qu'il y aurait eu alors de saisir le lien qui, pour nous, plus avancés en mëcanigut^^ la
rattache au mouvement d^Ja^teire^ G* est donc bien plutôt une conséquence de ce
mouvement qu'une preuva à l'appui d'une vérité incontestée que nous voulons produire
ici; car si, par impossible, il se trouvait encore des personnes entêtées à faire tourner
le soleil autour de la terre, il est certain que, pour ces esprits prévenus, la déviation
spontanée du plan oscillatoire d'un pendule resterait sans portée. JULais^.considërée
..xomme une simple vérification, cette expérience a. du moins pouj^elle l'avantage d'une
exécution facile, d'une réussite assurée^ Le phénomène se développe ave^ calme^ il est
lÊeitaljJrrésistible comme la cause supérieure qui le produit. On sent, en le voyant naître
et gfandir, qu'il n'est pas au pouvoir de Teipérimentateur d'en hÀter ni d'en retarder la
manifestation. Tout homme mis en présence du fait, converti ou non aux idées
régnantes, demeure quelques instants pensif et silencieux, et généralement il se retire
emportant par devers lui un sentiment plus pressant et plus vif de notre incessante
mobilité dans l'espace.

Gomme nous l'avons déjà dit, l'observation 'porte sur la marche du pendule, l'un
des plus précieux instruments de la physique, l'une des plus belles conceptions de
Galilée.

Lapendule simple est une abstraction pure, une création de l'esprit impossible à
réaliser matériellement; on le suppose formé d'une molécule pesante suspendue à un
fil flexible, inextensible et sans pesanteur, attaché supérieurement à un point fixe, et
destiné à maintenir une distance constante entre ce point fixe et la molécule. La
flexibilité parfaite du fil au point d'attache permet à la molécule de se mouvoir sur la
surface d'une sphère ayant le fil pour rayon et le point fixe pour centre. Dans lapratigue,
on approche autant que possible des conditions du pendule simple, en figurant la molé-
cule pesante par une sphère métallique très-dense, et le ûl mathématique par le fil le
plus ténu qui puisse résistera la rifpture. Muni d'un pareil pendule, le physicien yérifie,
à très-peu près, les lois que la mécanique indique comme devant représenter la marche
du pendule simple.^G'est ainsi que ce pendule physique, écarté de la verticale de deiix-ea
trois degrés et abandonné à lui-même, passe et repasse ^ar celte verticale en décrivant

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?.

— 521 —

de part et d'autre une longue série d'oscillations décroissantes en amplitude, mais dont
jtesjfertes Testent sensibtOTrEUt Tes. mêmes, depuis les plus grandes jusqu'aux plus

Cette propriété fondamentale du pendule, découverte par GalîlJei„désigjiée..sous . le
nom^Msoc^jamigme, a été depuis plus de deux sièclçs J!ûtÔjet.d!ol)seryatiQns ianoin-
^b£ables^ et Huyghens, en appliquant le pendule aux horloges, en a fait Tinstrument le
plus précieux pour la mesure du temps. Mais en s'emparant du pendule, Thorlogerie lui
a fait subir une modification qui masquait une autre propriété remarquable, celle dont
nous Tenons de tirer parti, celle enfin de garder fidèlement son plan d'impulsion primi-
tive. En appliquante pendule aux horloges, on a trouvé commode de le suspendre,
non plus par un fil, mais au moyen d'un couteau ou d'une lame qui Tastreintà exécuter
sa digression dans un plan déterminé par construction et orienté fixement par rapport
aux pièces immobiles de la machine, d'où il suit que le pendule des horlogers n'oscille
plus librement autour d'un point sur une surface de sphère, mais bien suivant un arc
et autour d'un axe fixe.

^ur mettre en évidence le mouvement de la terre, il a fallu rompre cette solidarité
4iu^an d'oscillation avec lejjoint d'attache et revenir au pendule libre|UafelliLxiélivrer
l'admirable instrug^int dp. ftglil<^ft des liens qui l'attachent habituellement à la terre et
lui rendre avec son indépendance originelle, ses relations naturelles avec l'espace
absolu^

Une sphère bien jcmdfii suspendue à un point fixe jar un fil métallique aussi fin,
aussi homogène, aussi exactement cylindrique que possible, tel est jusqu'à présent,
_dajis4eate^sa simplicité galiléenne, rinstrument le plus propre à donner à l'homme un
^signe sensible de la rotation du globe qu'il habite. Dès qu'il entre en mouvement, ce
pendule appartient en quelque sorte aux espaces célestes, et s'il tient encore par un
point à la terre, ce n'est que pour demeurer sous les yeux du spectateur et lui laisser
un témoignage de sa propre mobilité.

Il est d'ailleurs facile de prouver, par expérience, jusqu'à quel point on peut
compter sur l'indépendance du plan d'oscillation.

Avant da^s^ prendre. au.nmayement de la terre, qui par sa lenteur même oblige
xte recaurir à des appareils assez développés, installons sur une table, que l'on fera mou-
voir à volonté, un petit pendule: une balle de plomb suspendue à un fil. La chambre où
nous opérons sera pour nous l'univers; le meuble représentera la terre. Le pendule,
attaché à un support, fonctionnera au-dessus d'un cercle traversé par différents dia-
mètres dont le point d'intersection corresponde à la direction du pendule au repos. Le
pendule, le support et le cercle forment un tout solidaire, un appareil complet, que
nous plaçons d'abord au centre de la table. On saisit alors la balle de plomb; on l'écarté
de sa position d'équilibre en suivant la direction d'un des diamètres du cercle, puis on

66

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— 522 —

l'abandonne à elle-même pour se mettre en observation. Qu'arrive-t-il alors? La chose
du monde la plus simple et la plus évidente. Aussitôt devenu libre, le.jtendule s'élance
.vers |ep.oint du cfinlre,.lç, dépasse en vertu de sa vitesse acquise, y revient encore, passe
et repasse, jusqu'à l'expiration de son mouvement au-dessus de ce centre, en oscillant
-dftns^tt» plan invariable dans la direction du diamètre âuivaat lequel a eu lieu l'écart
primitif. Que Ton cherche à prendre ses points de repère en dehors de la table, sur
les murs de la chambre, on conclura également à Timmobilité du plan d'oscillation.
Mais si, tandis que le pendule fonctionne, on vient à faire tourner doucement, sans
secousses, la table sur elle-même, quelles seront les relations du plan d'oscillation soit
avec les objets pris en dehors de ce meuble, soit avec des rayons du cercle divisé? Vous
tous qui n'avez pas encore fait Texpérience, quelle serait votre réponse à pareille ques-
tion? Ne TOUS semble-t-il pas, à première vue, que le plan d'oscillation, entraîné par le
mouvement de la table, va changer de direction dans la chambre, en conservant la
même position relative sur son cercle divisé? Erreur profonde! c'est justement tout le
contraire qui arrive. Le plan d'oscillation n'est pas un objet matériel; il n'appartient ni
au support ni à la table, il appartient à l'espace, à l'espace absolu. Le mouvement com-
muniqué aux objets matériels qui environnent le pendule change leurs rapports avec
son plan d'oscillation, d'où il résulte que la rotation de la table a simplement pour effet
de faire passer successivement les différents diamètres du cercle divisé sous le plan
d'oscillation, qui demeure invariable.

Ceci bien établi, il est nécessaire d'aborder l'expérience dans des circonstances un
peu plus compliquées. Tant que Tappareil est au centre de la table et que celle-ci se
borne à tourner sur elle-même, le plan d'oscillation reste absolument fixe. Mais si Ton
place Tappareil sur le bord de la table tandis qu'elle se meut autour de son centre de
figure, la verticale du pendule, qui doit toujours être comprise dans le plan d'oscillation,
devient excentrique, et par suite elle est matériellement assujettie à un mouvement de
translation qui était nul dans le cas précédent. Ce mouvement entraîne le plan d'oscilla-
tion, et l'on ne peut plus compter sur sa fixité absolue. Est-ce à dire qu'il va perdre sa
fixité d'orientation? Nullement. Il suit la verticale dans son déplacement, cela est vrai,
mais sa direction ne change pas. Si, à l'origine, il était parallèle à l'un des murs de la
chambre, il lui reste parallèle tout en se plaçant successivement à des distances variables.
Ainsi ferait une boussole que vous transporteriez de ci et de là : le pivot entraîne
l'aiguille, mais l'aiguille ne tourne pas. Pour le plan d'oscillation, le point de suspen-
sion est le pivot; il entraîne le plan d'oscillation parallèlement à lui-même; il ne saurait
le faire dévier. Or, tandis que la table tourne sur son axe fictif emportant l'appareil pen-
dulaire placé hors du centre, elle imprime un mouvement de translation commun au
plan d'oscillation et au cercle divisé; de plus, elle communique à celui-ci un meuve,
ment angulaireauquel résiste le plan d'oscillation. On peut donc négliger le mouve-

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— 523 —

ment commun de translation, et Ton retombe alors dans le cas précédent, où l'on n'avait
qu*à considérer le contraste de l'immobilité du plan d'oscillation et de la rotation du
cercle autour de son centre. On pourrait introduire encore dans l'expérience un surcroît
de complication qui ne serait pas sans analogie avec la complication des mouvements
des corps célestes. On pourrait, en même temps qu'on fait tourner la table sur elle-
même, la faire circuler autour de la chambre. Dans ce cas, le point de suspension
décrirait dans l'espace une courbe sinueuse, sans porter atteinte au parallélisme du plan
d'oscillation.

Jusqu'ici l'observateur est placé en dehors du petit théâtre où se manifestent les
déplacements relatifs du plan d'oscillation et des repères sous-jacents, et par là il acquiert
expérimentalement la notion de l'invariabilité de ce plan. En cela le témoignage de ses
sens reste parfaitement d'accord avec les résultats qu'on aurait pu produire, a priori,
des principes de la mécanique rationnelle. Hais si le théâtre de l'expérience s'agrandit
au point d'englober l'expérimentateur lui-môme, si au lieu de s'appliquer uniquement
à la table le mouvement de rotation emporte la maison tout entière, oh! alors les appa-
rences deviennent tout à fait inverses. C'est le plan d'oscillation qui semble se dévier
par rapport aux objets réellement mobiles qui l'environnent. A plus forte raison si c'est
la terre elle-même qui tourne dans l'espace, l'illusion sera-t-elle complète ; et voilà pour-
quoi un pendule libre, dès qu'il oscille, soit au fond d'une cave, soit dans la salle de la
méridienne de l'Observatoire, soit sous la belle coupole du Panthéon, voilà pourquoi le
pendule, par sa tendance à garder son plan d'impulsion primitive, dessine en présence
de l'observateur une série de trajectoires illusoirement inclinées les unes sur les autres.
Que si, par la force du raisonnement, nous parvenons à triompher de ces apparences,
il faudra bien en conclure que c'est la terre et nous-mêmes qui tournons en sens
inverse.

Mais, dira-t-on, le globe de la terre, sensiblement sphérique, peut- il être comparé
dans son mouvement de rotation à cette table plate que vous faites manœuvrer au
milieu d'un salon? Il faut Tavouer, la comparaison ne peut être soutenue comme exacte
qu'autant qu'on suppose le pendule installé au pôle même de la terre ou sur une région
tellement voisine, qu'il n'y ait pas lieu à se préoccuper de la courbure de la terre. Dès
qu'on s'éloigne notablement du pôle, il survient une complication provenant de ce que
la verticale inclinée sur l'axe du monde décrit en vingt-quatre heures une surface
conique et change incessamment de direction dans l'espace. Changeant ainsi de direc-
tion, elle entraîne le plan d'oscillation qui la contient toujours et qui dès lors ne peut
plus, comme dans les expériences en petit, rester parallèle à elle-même. Faut-il pour
cela abandonner la partie, se jeter à corps perdu dans l'analyse pure, renoncer à
pénétrer par la vue directe de l'esprit dans l'intimité du phénomène? Nous ne le pen-
sons pas.

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— 524 —

Prenons une sphère, marqaons-y deux pôles opposés, traçons un cercle de latitude
représentant celui qui passe par Paris. En un petit point de ce cercle imaginons un petit
pendule battant dans le plan du méridien : du moment où le globe vient à tourner, la
verticale s'inclina en dehors du plan d'impulsion primitive; dès lors le plan d'oscillation
change, mais l'inertie de la matière est toujours là qui ne perd pas ses droits, elle réduit
au minimum l'angle qui mesure l'inclinaison du plan d'oscillation, considéré dans
deux positions successives correspondant à deux directions infiniment voisines de la
verticale. Guidé par ces considérations, on est conduit à construire sur un cercle de
latitude quelconque une série de petites lignes sensiblement parallèles les unes aux
autres, représentant les traces du plan d'oscillation dans ses positions diverses, et en
comparant leurs directions avec les différents méridiens qu'elles croisent, on trouve :

1« Que pour un observateur attaché au sol, la déviation du plan d'oscillation a lien
en sens inverse du mouvement de la terre ;

2» Que le mouvement d'oscillation, égal sur le pôle au mouvement de la terre, se
ralentit à mesure qu'on approche de l'équateur où il devient nul, et qu'il a lieu en sens
opposé dans les deux hémisphères ;

S<» Que la vitesse angulaire du plan d'oscillation est égale à celle de la terre, mul-
tipliée par le sinus de la latitude du lieu où Ton opère; d'où il résulte que cette vitesse
est uniforme, et que le plan d'impulsion primitive est réellement arbitraire.

Nous donnons avec confiance ces indications théoriques auxquelles on arrive de
tout côté, soit qu'en suivant M. fiinet, qui s'y est avancé le premier, on prenne la voie
de l'analyse, considérée par les uns comme étant la plus sûre, soit qu'à la manière de
M. Liouville et de M. Poinsot, on se laisse guider par des considérations empruntées à
la mécanique et la géométrie.

Au reste, ces diverses conséquences ne s'appliquent qu'au pendule simple, qu'à
Tétre de raison que tout d'abord nous avons défini géométriquement; encore faut-il que
ses oscillations soient réduites à des amplitudes infiniment petites. En passant de la
théorie à l'expérience le physicien doit s'attendre à des mécomptes; et, dans le cas
présent, il devait s'estimer très-heureux s'il parvenait avec un pendule matériel à obtenir
une déviation non équivoque dans le sens prévu. Quant à nous, l'entreprise nous sem-
blait tellement téméraire, qu'avant de l'aborder de front nous avons voulu nous assurer,
par une expérience préliminaire, de l'indépendance du plan d'oscillation dans des
circonstances où l'on peut conclure du petit au grand, aussi bien dans le temps que
dans l'espace.

Une verge d'acier sensiblement ronde étant fixée sur l'arbre d'un tour dans le
prolongement même de Taxe était mise en vibration dans un plan quelconque qui était
nettement accusé dans l'espace par la persistance des impressions visuelles. Tandis
qu'elle vibrait encore, on faisait tourner à la main l'arbre qui lui servait de support, et

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— 526 —

l'on constatait que, bien que la verge tournât elle-même, le plan de vibration résistait
à l'entraînement d'une manière manifeste.

Bien que la verge fût courte et les vibrations peu persistantes, rexpérience parut
très-concluante, attendu qu'en quelques secondes le nombre des oscillations, déjà consi-
dérable, représentait une épreuve de bien plus longue durée sur le pendule. Toutes
réflexions faites, il n'y avait plus qu'à se préoccuper des moyens de construire un pen-
dule réellement libre. Pour qui n'a plus à redouter que des difficultés d'exécution,
iallût-il compter sur des prodiges, M. Froment est là, dont le talent accompli n'es
jamais resté en défaut devant un problème nettement posé. Les conditions mécaniques
à remplir dans cette circonstance étaient clairement définies : fixité absolue du point de
suspension, symétrie parfaite de l'appareil dans toutes ses parties. M. Froment a su les
réaliser d'une manière admirable et procurer au physicien qui s'est conGé à lui la con-
firmation complète et rapide de l'idée préconçue.

L'appareil qui a le premier fonctionné utilement n'avait pas plus de 2 mètres
de haut ; il consistait en une sphère de laiton pesant 5 kilogrammes, suspendue par
un fil d'acier à un support en fonte solidement scellé au sommet de la voûte d'une cave.
On mettait le pendule en marche dans une direction quelconque en saisissant la boule
dans une anse de fil combustible, en la maintenant écartée de sa position d'équilibre
jusqu'à ce que le système rentrât dans le repos; puis on mettait le feu au fil, qui, par
ce moyen, rompu sans secousse, laissait le pendule osciller dans un plan bien déter-
miné. Une demi-heure plus tard, ce plan avait tellement changé de direction qu'on s'en
apercevait au premier coup d'oeil. Répétée une multitude de fois dans des directions
variées, Texpérience a toujours donné le même résultat. Le plan a constamment dévié;
et même il a toujours tourné autour de la verticale dans un sens tel, que dans ses
retours successifs au-devant de l'observateur, la boule se portait de plus en plus vers la
gauche. Si parfois deis irrégularités entachaient les résultats, elles portaient seulement
sur la grandeur, jamais sur le sens de la déviation, qui toujours semblait entraîner le
plan d'oscillation d'un mouvement apparent conforme à celui de la voûte céleste. Il était
évident qu'on opérait sur une trop faible hauteur. £n effet, le même appareil transporté
à l'Observatoire, installé avec Tautorisation de M. Arago dans la salle de la méridienne
et suspendu à 11 mètres de fil, prit aussitôt une marche beaucoup plus régulière,
beaucoup plus apparente. Partout où Ton pourra disposer librement, sans restriction,
d'une hauteur de 10 à 12 mètres, on sera à même d'étudier sérieusement et à fond
l'influence de la rotation de la terre sur la marche du pendule.

Mais sous les voûtes élevées de certains édifices le phénomène devait prendre une

splendeur magnifique. Nous avons trouvé dans le Panthéon un emplacement merveil-

eusement approprié à Tinstallation d'un pendule gigantesque; nous avons trouvé pareil-

lement dans l'administration les dispositions les plus favorables à l'exécution du progrès

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— 526 —

que suggérait la vue de cette immense coupole. Sur une simple description da projet
d'expérience, sur l'énoncé des résultats probables qu'elle fournirait à la science et qu'elle
mettrait sous les yeux de tout le monde, le Président de la République résolut que la
chose serait faite, et a?ec la rapidité de l'éclair sa haute protection réagissant jusqu'au
dernier degré de l'échelle administrative, on vit, en moins de quinze jours, se dresser
les appareils qu'il nous reste à décrire.

Au sommet de la coupole, ornée par les peintures de Gros, se trouvait un tampon,
une sorte de couvercle qui, une fois enlevé, a laissé béante une ouverture circulaire
d'un mètre et demi de diamètre. On a commencé par jeter en travers, d'un bord à
l'autre, comme un pont d'une seule pièce, un fort madrier en sapin deO*",2iO d^équarris-
sage, et l'on a comblé par un plancher l'espace resté libre de chaque côté. Au milieu du
madrier, on a percé un trou évasé par le bas dont l'axe se confond avec celui du dôme.
C'est par ce trou que passe le fll attaché aux pièces métalliques posées sur la face supé- •
rieure du madrier. Tandis qu'on travaillait activement & consolider ainsi le point
d'attache, ou prenait possession de l'espace circulaire occupé sur le sol parla mosaïque
et circonscrit par la rampe d'acajou. Pour se mettre en garde contre les accidents qui
auraient pu résulter de la rupture du fll et du choc de la masse qu'il supporte, on
recouvrait la mosaïque d'un plancher, et sur ce plancher on déposait une couche de
terre épaisse d'une vingtaine de centimètres. En même temps on élevait, à peu près à la
hauteur de la rampe, un cercle en bois de 6 mètres de diamètre divisé en degrés et
quarts de degré et centré sur la verticale passant par le point de suspension. D'autre
part, on repoussait dans une forte plaque de laiton deux calottes hémisphériques; on les
réunissait par une soudure équatoriale et, en y coulant du plomb, on formait un globe
très-dense qui, sous un diamètre de 0'',i8, pèse 28 kilogrammes. Ce globe, armé d'un
prolongement aigu, a été attaché à l'extrémité libre d'un fll métallique, qui, sous
l'influence de l'eS'ort exercé par un poids si considérable, s'est allongé une fois
pour toutes de 5 à 6 centimètres. Ainsi constitué, le pendule a été mis en branle
avec les précautions déjà indiquées, et après une oscillation double de seize secondes
de durée, on Ta vu revenir à 2 millimètres et demi environ à gauche du point de
départ. Le même ettei continuant A se produire à chaque oscillation, la déviation va
grandissant toujours proportionnellement au temps, et s'évalue clairement sur le cercle
gradué tant que le mobile, armé de sa pointe, continue à dépasser de part et d'autre les
moteurs mobiles sur la division; mais quand les oscillations diminuent d'amplitude, le
phénomène deyient moins facile à observer : c'est pourquoi l'on a placé au milieu du
cercle une table d'une étendue beaucoup moindre, dont la surface horizontale est
traversée par une série de diamètres s'entre-coupant les uns les autres sous l'angle de
cinq degrés. Par ce moyen, le plan des oscillations, quelque petites qu'elles soient, peut
être suivi dans son mouvement apparent pendant cinq ou six heures.

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— 527 —

Pendant le premier quart d'heure qui suit l'impulsion première, nous avons trouvé
commode pour Tévidence de la démonstration, de déposer sur le pourtour du cercle
de petits monticules de sable fin dans lesquels le pendule pratique, à son premier
passage, une brèche qui s'agrandit progressivement aux passages successifs et laisse
ainsi une trace matérielle du mouvement de la terre estimé parallèlement à l'horizon
pendant la durée de Texpérience.

Jusqu'à présent l'appareil n'a encore fonctionné que pour la démonstration ; à notre
avis c'est déjà beaucoup, car à la vue de ce public éclairé venant spontanément
s'accouder sur la rampe intérieure du Panthéon, il est évident que nous ne serons pas
seul à profiter de la faveur qui nous a été faite, à la reconnaître et à Tapprécier
dignement.

, Hais, en outre, la science y gagnera plus qu'on ne pouyait s'y attendre. Sous ces
grandes dimensions, l'appareil présente des qualités qu'on tenterait yainement de lui
communiquer en le construisant en petit arec tous les soins imaginables. Déjà la régu-
larité de sa marche promet les résultats les plus concluants; on recueillera des nombres
qui, comparés avec les prévisions de la théorie, permettront d'apprécier jusqu'à quel
point ce pendule véritable se rapproche ou diffère du système abstrait désigné sous le
Dom de pendule simple. Le travail analytique et profond de M. Binet, les remarques
nettes et vives de M. Liouyille et les aperçus ingénieux de M. Poinsot nous font un
devoir de continuer notre œuvre avec persévérance.

Assurément nous n'y manquerons pas.

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MOUVEMENT DE LA TERRE

DÉMONTRÉ PAR LA ROTATION D'UN CORPS^

(Lettre au Rédacteur, 23 leptombre 1852.)

Monsieur,

Permettez- moi de tous communiquer quelques nouveaux résultats d'expérienœs
que je poursuis depuis un certain temps et qui fournissent encore quelques preuves
physiques du mouvement de la terre.

En cherchant à découvrir de nouveaux signes de ce grand phénomène, j'ai rai-
sonné sur le pian de rotation d'un corps qui tourne, comme je l'avais fait précédemment
sur le plan d'oscillation du pendule.

Il m*a semblé qu'un corps tournant autour d'un axe principal et librement sus-
pendu par son centre de gravité devait tout aussi bien qu'un pendule mis en branle
résister à l'entraînement de la rotation du globe. Un appareil que j'ai fait construire sur
cette donnée a, en effet, fourni du mouvement de la terre le nouveau signe que je cher-
chais. Fixement orienté dans l'espace absolu, Taxe du corps tournant, examiné au
microscope, semble rétrograder lentement d'orient en occident et chemine d'une
manière continue dans le champ de Tinstrument, comme Timage des corps célestes au
foyer de la lunette.

J'ai, de plus, reconnu par expérience dans les corps tournant sur eux-mêmes une
propriété singulière que le raisonnement m'avait désignée d'avance ; je veux parler
d'une force d'orientation qui tend à diriger Taxe du corps parallèlement à celui de la
terre et à disposer en même temps les deux rotations dans le même sens.

Cette force d'orientation se manifeste toutes les fois que l'axe du corps tooroaot

4. Voir page 401.

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— 529 —

est maintenu dans un plan fixe avec la terre, tout en conservant la liberté de se diriger
dans ce plan.

Cette nouvelle propriété des corps tournants donne du mouvement de la terre des
signes très-apparents et qui rappellent jusqu'à un certain point les évolutions de
l'aiguille aimantée.

Opère-t-on dans le plan horizontal, l'axe du corps se dirige vers le nord et l'appa-
reil fonctionne à la manière de la boussole de déclinaison. Opère-t-on dans un plan
vertical quelconque, Taxe de rotation s'incline et figure, en se rapprochant de la direc-
tion de Taxe terrestre, l'aiguille qui manœuvre dans les boussoles d'inclinaison.

Depuis quatre mois, tous ces faits sont pour moi hors de doute, et pour en faire
part à l'Académie des sciences j'attendais paisiblement l'expiration des vacances et le
retour d'une époque plus favorable à la présentation d'un assez long travail. Mais ayant
appris qu'un savant des plus honorables allait s'engager dans la voie que j*avais suivie,
j'ai cru devoir, monsieur, sans larder d'un seul jour, préciser devant vous et devant le
public les faits acquis par mes efforls à cette partie de la science.

Veuillez agréer, etc.

(I*'" octobre 1852.)

Nous avons publié dans le numéro du 22 septembre une lettre au rédacteur conte-
nant l'exposé sommaire de quelques expériences nouvelles sur le mouvement de rota-
tion de la terre. L'obligation où nous étions alors de dire beaucoup de choses en peu de
mots a dû nous rendre presque inintelligible aux personnes qui n'ont pas fait de la
mécanique l'objet de leurs préoccupations habituelles. Il ne s'agissait pas alors d'entre-
prendre une démonstration, il fallait tout simplement consigner des faits et écarter
jusqu'à l'imminence d'une discussion de priorité. Dieu soit loué, le but a été rempli !
La présentation du travail complet a eu lieu sans encombre devant l'Académie; les expé-
riences ont été reproduites devant les spectateurs compétents, et nous pouvons en toute
sécurité raconter les opérations nouvelles qui, de concert avec le pendule, confirment la
théorie déjà si solide de la rotation du globe.

Personne assurément ne conteste aujourd'hui la déviation apparente offerte par le
pendule, et il en est bien peu qui refusent de considérer cette déviation comme un signe
irrécusable du mouvement de la terre; mais quand il s'agit d'interpréter l'expérience,
des difficultés se présentent encore à l'esprit de beaucoup de gens pour qui la fixité du

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— 530 —

plan d'oscillation est resiée un mystère. Puisque le point d'attaché voyage avec la sur-
face de la terre, puisque la verticale du lieu où Ton opère s'incline à tout moment dans
l'espace, comment le plan d'oscillation peut-il rester fixe ou seulement conserver sa
direction initiale? Voilà la pierre d'achoppement de tous ceux qui, sans tenir compte de
la décomposition des mouvements de rotation, entrent de confiance dans le domaine de
la mécanique et pensent s'y diriger avec les lumières du simple bon sens. L'erreur ou
Finsuffisance de vue tient à ce qu'on prend dans un sens absolu cette fixité de plan qui,
est seulement relative à la verticale du lieu. C'est faute d'avoir compris dans son accep-
tion véritable la fixité du plan d'oscillation que beaucoup de personnes se sont fait delà
déviation du pendule une idée inexacte et ont méconnu sa valeur et son uniformité.

Mais si dans Texpérimeutation on remplace le plan de vibration du pendule par le
plan de rotation d'un corps librement suspendu par son centre de gravité, on fait dispa-
raître l'embarras de cette fixité relative, et l'on n a plus à considérer qu'un plan physi
quement défini et qui jouit réellement d'une fixité de direction absolue. Si, au moment
où on le met en rotation, ce corps vise par son axe sur une étoile du ciel pendant tout le
temps que durera le mouvement, cet axe restera dirigé vers le même point du firma-
ment, et cela en veitu de l'inertie de la matière ou par cette bonne raison qu'il est
incapable de se déplacer, de se désorienter tout seul. Si donc on fait choix d'une bonne
étoile ou si l'on vise sur un des points du ciel qui ont l'air de se mouvoir le plus vite,
l'axe de rotation examiné avec attention participera au môme déplacement apparent et
donnera du mouvement de la terre un signe manifeste. Il ne faudrait pas, par exemple,
pointer dans la direction qui mène à l'étoile polaire, car cette étoile n'ayant pas de mou-
vement apparent, l'instrument se comporterait de môme. Il faut, au contraire, viser
dans la direction perpendiculaire, afin d'obtenir l'efi'et le plus maixjué.

Peu nous importe donc d'habiter les pôles ou l'équateur pour vérifier la rotation de
la terre à l'aide du plan de rotation. La seule indication à suivre exactement est de sous-
traire le corps qui tourne à la pesanteur, de le supporter par son centre de gravité sans
agir autrement sur lui, sans lui imposer aucun lien qui le rattache à la terre ; il faut en
faire plus qu'une planète, il faut en faire un petit astre isolé, peixiu en quelque sorte
dans les espaces et dégagé de toute action perturbatrice.

Mais où trouver, s'il vous plaît, un constructeur disposé à accepter une pareille
commande? C'était à désespérer du succès si nous n'eussions connu dès longtemps
H. Proment, dont la main sûre et légère a déjà réalisé tant de merveilles, u Veuillez
monter sur un axe d'acier une couronne de bronze, avons-nous dit à cet artiste incom-
parable ; faites qu'il puisse tourner vivement à l'intérieur d'un cercle reposant par des
couteaux sur un second cercle extérieur, qui lui-môme sera suspendu à un fil sans tor-
sion ; armez tout le système de contre-poids à vis pour obtenir un équilibre parfait, et si
véritablement la terre tourne, on le verra bien au microscope. » Après huit mois de

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— 531 —

surveillance assidue, nous sommes entré en possession d'un appareil si parfait, que,
maigre leurs masses, les pièces qui le composent se meuvent au moindre souffle les unes
sur les autres.

ê

Cependant cette extrême mobilité que Ton constate avec admiration disparaît aussi-
tôt que la couronne de bronze se met à tourner; car alors, en vertu de la fixité du plan
de rotation, le système tout entier se consolide dans l'espace avec une énergie véritable-
ment surprenante. Dans cet état, le corps tournant cesse de participer au mouvement
diurne qui anime notre globe, et, en effet, bien que son axe, en raison de sa brièveté,
semble conserver sa direction première relativement aux objets terrestres, il suffit d'en
approcher le microscope pour constater un mouvement apparent, uniforme et continu
qui lui fait suivre exactement le mouvement de la sphère céleste. Ainsi l'on obtient avec
une déviation de nouvelle espèce un nouveau signe de la rotation de la terre, et on
Tobtient avec un instrument réduit à de petites dimensions, aisément transportable et
qui donne l'image du mouvement continu de la terre elle-même. Vous n'avez plus
seulement sous les yeux, comme avec le pendule, le déplacement progressif d'un plan
idéal plus ou moins bien défini parla trajectoire d'une masse oscillante; vous possédez
des pièces matérielles réellement soustraites à Tentraînemcnt du mouvement diurne et
qui ne retombent sous la commune loi qu'après l'amortissement de la vitesse du mobile.

Il nous reste maintenant à décrire des phénomènes d'un autre ordre qui sont plus
promptement visibles qu'aucun de ceux déjà connus. Ces phénomènes manifestent dans
les corps tournant à la surface de la terre une force d'orientation qu'on n'avait pas aper-
çue et qui pourtant ressort en toute évidence de l'admirable théorie de la composition
des couples telle que l'a créée M. Poinsot. Le système d'expérimentation à suivre dans
cette seconde série d'expériences consiste à supprimer le jeu d'une des articulations qui
laissent à la couronne ou mieux au loreA^ bronze son entière liberté autour du centre
de gravité.

On doit comprendre au peu que nous avons dit de la construction de l'appareil que
ce tore est soutenu par une sorte de suspension de Cardan analogue à celle qui supporte
les montres marines et les compas des navires, avec cette seule différence que les deux
cercles concentriques, au lieu de se trouver dans le même plan, sont dans leur position
moyenne perpendiculaires l'un sur Tautre. L'un d'eux joue autour du diamètre hori-
zontal représenté par les deux tranchants de deux couteaux alignés avec précision, et
l'autre est mobile autour d'un diamètre vertical représenté par une suspension à fil sans
torsion.

Supprimons le jeu des couteaux, et l'axe du corps tournant est assujetti dans le plan
horizontal, où il peut s'orienter à la manière de la boussole ordinaire, dite de déclinai-
son, ou bien enrayons la suspension à fil, et les couteaux, redevenus libres, permettent
au même axe de s'incliner seulement dans un plan vertical arbitrairement choisi. Or,

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quand on opère successivement dans ces deux conditions, voici les faits qui se pro-
duisent de la manière la plus nette et la plus décisive : supporté par la suspension verti-
cale, le mobile, tournant avec vitesse, se montre aussitôt, sollicité par une force
directrice qui tend à ramener son axe dans le plan du méridien, c'est-à-dire dans ce
plan qui contient l'étoile polaire et le soleil à midi, ou, ce qui intéresse plus directement
le phénomène, dans le plan qui contient Taxe du monde; et quand il a atteint sa posi-
tion d'équilibre, le corps tourne dans le même sens que la terre, c'est-à-dire d'occident
en orient.

On peut donc par ce moyeu retrouver à peu près son méridien sans jeter un regard
sur le ciel. On peut faire plus encore, car, ce méridien étant connu, on réussit par une
expérience analogue à reconnaître l'inclinaison de l'axe du monde. Pour cela, on enraye
la suspension à fil, on remet les couteaux en fonction en disposant leurs tranchants
perpendiculairement au méridien, on lance enûn le mobile et on observe. Bientôt Taxe
s'incline dans un sens ou dans l'autre, et quand il a pris une position définie, on
trouve que son axe vise, en effet, aux pôles du monde et que sa rotation est conforme
pour le sens à celle de la terre.

Ce ne sont plus là des faits microscopiques; ce sont des évolutions tout aussi mani-
festes que celles d'une aiguille faiblement aimantée. Nous devons écarter jusqu'à la
supposition d'une méprise ou d'une illusion fâcheuse, car, encore une fois, c'est le
raisonnement qui nous a conduit et nous a dicté les observations à faire et les disposi-
tions à adopter.

Au reste, l'appareil compoiie en lui-môme plusieurs sortes de vérifications : Tune
des plus simples et des plus convaincantes consiste à accélérer artificiellement et aussi
peu qu'on voudra la composante efficace du mouvement que la terre communique à
l'instrument par son pied; aussitôt les phénomènes d'orientation sont surexcités sans
changer de nature.

Nous devrions peut-être faire actuellement un petit bout de théorie et donner,
comme on dit, la raison du fait; mais de peur de nous laisser entraîner, nous nous bor-
nerons à exprimer un principe très-général et très-propre à guider l'esprit dans la pro-
vision des phénomènes complexes qui dépendent des mouvement de rotation.

Quand un corps tourne autour d'un axe principal et qu'aucune force étrangère ne
vient agir sur lui, il y a, comme nous l'avons dit au commencement, fixité absolue du
plan de rotation. Mais quand une force ou un système de force tend à produire une
nouvelle rotation non parallèle à la première, l'effet résultant est un déplacement pro-
gressif de l'axe de rotation primitive qui se dirige vers l'axe de rotation nouvelle par le
chemin qui tend à les rendre toutes deux parallèles.

Armé de ce principe, qui n'est peut-être pas très-conforme aux règles de l'étiquette
matUéJiatique, vous arrivez à vous rendre compte des phénomènes grands et petits qui

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relèvent de la rotation des corps. Vous expliquez aussi bien la précession des équinoxes
et les pirouettes d'un toton sur le marbre d'une commode. Vous vous rendez compte
des réactions singulières que l'on éprouve en agitant à la main un corps qui tourne
avec vitesse ; vous arrivez à prévoir dans la marche d'un convoi de chemin de fer sur
une ligne courbe une cause de déraillement qui s'ajoute à la force centrifuge et qui tend
à faire chavirer en dehors toutes les roues animées d'un mouvement de rotation si
rapide; vous annoncez, contrairement à l'opinion admise, que la toupie dont on a voulu
faire, par Taddition d'un miroir, un horizon artificiel, ne tend pas exactement vers la
position verticale, qu'elle penche au midi ou au nord, suivant qu'elle tourne à droite
ou à gauche, et que, dans tous les cas, sur un plan parfaitement horizontal, elle s'avance
lentement vers l'orient, etc.; de* sorte que, pour démontrer expérimentalement le mou-
vement de la terre parmi tant de phénomènes, on n'aura bientôt plus que l'embarras du
choix.

En attendant, il faut s'en tenir au positif; on peut considérer comme définitivement
acquis à l'étude expérimentale du mouvement diurne la déviation apparente du plan de
rotation et les phénomènes d'orientation qui décèlent la direction de l'axe du monde.
Comme tous ces faits dépendent de la rotation de la terre et en sont des manifestations
variées, nous proposons de nommer gyroscope l'instrument unique qui a servi à les
constater.

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ÉCLIPSE TOTALE DU 18 JUILLET 1860'

(!•' septembre I86'2.)

Malgré les appréhensions que faisait concevoir Tétat eiceptionnel de la saison
d'été, i* éclipse totale du 18 juillet s'est montrée dans toute sa splendeur en Espcigne et en
Algérie. Les savants, les amateurs, les curieux de tous les pays qui se sont distribués le
long du parcours de l'ombre n'ont à regretter ni les dépenses qu'ils ont faites, ni les
fatigues qu'ils se sont imposées pour assister à un spectacle si fugitif, si grandiose et si
rare. Au moment solennel, la moindre couche de nuage suspendue dans l'atmosphère
eût sufQ pour paralyser tant de généreux efforts. Mais l'époque de Tannée, mais l'heure
du jour désignée à l'avance, ainsi que la situation géographique des contrées privilégiées
où réclipse allait se montrer au complet, offraient aux intéressés un ensemble de pro-
babilités favorables qui, sans équivaloir à la certitude, devait les décider à se mettre en
campagne. Pour secouer toute hésitation, pour apprécier ce que valait une occasion
pareille, il suffirait de jeter les yeux sur le tableau des éclipses futures. Dès Tannée pro-
chaine, au 31 décembre, il y aura une éclipse totale, mais elle n'aura qu'une très-courte
durée et elle ne sera visible que dans l'Atlantique, aux lies du cap Vert et dans le désert
de Sahara; après quoi, il faut attendre jusqu'en 1870 pour guetter également pendant
Thiver une éclipse totale en Espagne et en Algérie. En 1887 et en 1896 ce sera pour le
mois d'août, puis en 1900 aura lieu la dernière éclipse totale du siècle; C'est donc un
spectacle dont la nature est avare. Ceux qui en ont joui doivent s'estimer heureux, ils

1. L'éclipsé totale du 48 juillet 4860 fut observée en Espagne par une commission envoyée par
Je Ministre de l'instruction publique et composée de MM. Le Verrier, Yvon A'^illarceau* Cbacoroac cl
L. Foucault. Ce dernier était spécialement chargé d'étudier la couronne et de faire des expériences de
photomélrie photographique. Deux télescopes du système de L. Foucault furent emportés pour effectuer
les mesures : ils étaient montés équatorialement et munis de micromètres particuliers, d'un emploi
rapide, imaginés par M. Villarceau. — Voir le rapport adressé par M. Le Verrier sur l'observation de
réclipse du 48 juillet. Moniteur universel, iO juillet 4860.

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doivent aussi se faire Un cas de conscience de rassembler leui^ souvenii^ et de comnou-
niquer fidèlement leurs impressions à tant d'autres qui n'ont pas eu le même sort.

Les éclipses de soleil sont toujours goûtées du public comme ponant témoignage
de l'exactitude des prédictions astronomiques. Quelques jours à l'avance, on lit dans le
journal qu'à telle heure précise le disque du soleil commencera à s'entamer par l'empié-
tement du corps opaque de la lune; que l'échancrure ira en augmentant jusqu'à un
certain point, puis qu'elle diminuera pour s'effacer complètement à une heure également
précisée à l'avance. Malgré l'incertitude des tables, les choses se passent correctement à
quelques secondes près. Si l'éclipsé est considérable il survient un abaissement sensible
de la lumière du jour, qui ne laisse pas de produire une certaine impression, et chaque
fois que l'événement se renouvelle, l'astronomie conquiert dans le public de nouveaux
partisans. Sans attacher énormément d'importance à cette vérification, les astronomes
restent fidèlement à leur poste; ils observent, comme on dit, les contacts; ils notent les
instants précis où ils se produisent, et ils constatent entre la théorie et l'observation des
écarts minimes qui échappent nécessairement au public. Mais quand Téclipse est totale
c'est-à-dire dans les circonstances fort rares où la lune, agrandie par sa proximité du
centre de la terre, vient à passer exactement au devant du soleil, celui-ci disparaît tota-
lement pendant quelques instants, l'illumination atmosphérique se supprime en majeure
partie, une nuit exceptionnelle règne aux alentours du soleil et permet d'explorer les
régions de l'espace qui sont habituellement noyées dans l'éclat du jour. Cette phase ne
dure que peu de temps, quatre minutes au plus, et, pour la bien employer, le mieux est
de se partager la besogne, afin de ne laisser à chacun que peu de, chose à faire.

Pour observer la dernière éclipse, l'expédition française était allée s'établir, comme
on sait, sur le flanc de Moncayo, à la station dite du Sanctuaire, où la prévoyance du
gouvernement espagnol lui a prodigué les précieuses ressources de l'hospitalité la plus
attentive. Deux ou trois jours d'avance tous les instruments étaient en bon ordre, et
chacun se sentais dispos et bien armé pour la circonstance. Mais les montagnes ont la
fâcheuse propriété de condenser les brouillards, et tandis que le soleil brillait dans la
plaine, on voyait souvent le Moncayo garder son bandeau de nuages. Cette tendance
bien connue des vapeurs à séjourner au-dessus du Sanctuaire a décidé l'expédition à
se partager et à descendre en partie dans la plaine pour y improviser un observatoire
composé d'instruments portatifs*. En fait, à l'heure deTéclipse, le beau temps est devent
à peu près général ; le Moncayo s'est découvert, et les astronomes qui y sont restés ont
pu profiter de leurs grands instruments.

Au reste, il ne s'agit plus, au bout de cinq semaines, de raconter Fhistoire de telle

4. MM. Le Verrier et L. Foucault, accompagnés d'un convoi considérable, deâcendiront danà la
plaine et s'installèrent près du cimetière de Tarazona.

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ou telle expédition ; ce qu'il importe, c'est de prendre acte des faits acquis et de constaler
si les observateurs, prévenus de longue date, ont su s'organiser de manière à employer
fructueusement les quelques instants où le corps même du soleil a complètement
disparu.

On imagine bien à peu près comment les choses se passent jusqu'au moment ou
s'évanouit le dernier rayon de soleil direct :

La lune, qui plane invisible dans les espaces célestes, s'avance d'un pas lent et uni-
forme ; elle empiète sur le disque solaire, et l'on voit naître une échancrure qui va gran-
dissant de plus en plus. Ceux qui observent au moyen d'instruments grossissants, avec
la précaution indispensable d'obscurcir les images au moyen d'un verre noir, distinguent
en même temps les inégalités du contour de la lune et les taches dont la surface da
soleil est presque toujours parsemée. A la manière dont ces détails disparaissent succes-
sivement et sans déformation sous l'obstacle qui s'avance, on juge que la lune est
dépourvue d'atmosphère, ou plutôt que, s'il en existe une, elle est tellement rare qu'elle
n'exerce aucune action sensible sur la direction des rayons qui la traversent. Peu à peu
l'étendue visible du soleil diminue et elle se réduit à la figure d'un croissant de plus en
plus aminci. Au moment où il va disparaître, l'intensité du jour tombe à vue d'œil
comme si un rideau se tirait sur toute la nature, et pendant les derniers instants des
ombres vagues et diversement configurées circulent sur le sol dans la direction du vent
régnant.

Ce phénomène a échappé à presque tous les astronomes, qui, absorbés dans leurs
observations, n'avaient pas le loisir de regarder autour d'eux ce qui se passait en dehors
du champ de leurs lunettes. Mais les amateurs et les simples curieux, qui n'avaient que
leurs deux yeux pour voir, ont été frappés de Tapparition de ces ombres serpentantes
dont la mobilité leur semblait une preuve palpable du déplacement de la lune dans
l'espace. Quand on songe qu'en réalité l'ombre de l'éclipsé se transportait à la surface
du globe avec une vitesse de près de 1,000 mètres par seconde, il semble peu croyable
qu'un mouvement si rapide ait pu produire une impression sensible aux yeux de ceux
qui avaient le regard fixé sur des objets rapprochés. Les ombres qu'on a vues courir
sur le sol étaient simplement dues aux mouvements de l'atmosphère dont les couches
d'inégales densités agissaient par interférence sur les minces filets de lumière émis par
l'extrême bord de l'astre. En pareille circonstance, les dernières parties visibles du soleil
se comportent, en vertu de leur extrême petitesse angulaire, comme une étoile qui scin-
tille. En Espagne le soleil était trop élevé au-dessus de l'horizon pour que cette scintil-
lation produisit autre chose que des ombres ou des variations d'éclat ; mais aux extrémités
de la ligne centrale, c'est-à-dire dans les localités pour lesquelles l'éclipsé a eu lieu prteda
lever ou du coucher du soleil, les rayons, ayant à traverser une plus grande épaisseur
d'atmosphère, ont dû en être influencés au point de donner de vives couleurs, comme

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celles qui ont été vues à Perpignan lors de Téclipse de 1862. C'est un phénomène de
pure optique physique, qui n*a rien à démêler avec l'astronomie et qui ne commence à
se produire qu'aux limites de notre atmosphère.

Enfin ces derniers rayons vacillants s'éteignent ^t la scène change brusquement.
La lune, dont le bord ne se dessinait franchement que dans retendue correspondante la
concavité du croissant solaire, apparatt tout entière d'un noir absolu et s'entoure d'une
belle auréole d'un blanc pur dont la douce clarté trahit encore la présence d'un ardent
foyer de lumière. A l'œil nu, on distingue des traînées lumineuses qui vont en divergeant
dans tous les sens comme les rayons d'une gloire, et dont l'intensité graduellement
décroissante se perd insensiblement dans le fond ardoisé du ciel. Çà et là se montrent
Jupiter, Vénus et des étoiles de première grandeur. L'obscurité incomplète qui règne
alors est tempérée par l'éclat argenté de la couronne, et surtout par les reflets atmosphé-*
riques qui, répercutés de tous les points de l'horizon, semblent un crépuscule circulaire
orné de tous les feux d'un beau soleil couchant. Entre le zénith, où le ciel est d'un gris
foncé, et les assises horizontales de la voûte atmosphérique où rampent des teintes
ardentes et cuivrées, se succèdent avec une admirable gradation toutes les teintes ima-
ginables dont la résultante communique aux objets terrestres un aspect indéfinissable.
On voudrait, à la vue d'un si imposant spectacle, dominer l'émotion dont on est
oppressé, suspendre le coure du temps et concentrer toutes les forces de l'attention sur
la scène grandiose dont les phases se succèdent avec une effrayante rapidité.

Mais déjà trois minutes se sont écoulées, Tauréole blanchit en un point où l'on s'at-
tend à voir poindre le soleil; effectivement, l'éclair d'un premier rayon annonce la fin
de la crise et le retour des choses à l'ordre accoutumé I Du moment où chacun a
reti'ouvé son ombre, le phénomène perd aux yeux du public presque tout sou prestige,
et tandis qu'on repasse par les mêmes phases qui, dans la période ascendante, excitaient
un si vif intérêt, on voit l'assistance se dissoudre, retourner à ses occupations, laissant
aux seuls astronomes le soin de clore la séance et de déterminer l'instant précis où la
lune cesse de faire impression sur le disque du soleil.

Cette courte durée de l'éclipsé totale était parfaitement prévue. On savait que dans
les endroits le plus favorablement situés, c'est-à-dire le long de la ligne centrale du
parcours de l'ombre en Espagne, elle ne se prolongerait pas au delà de trois minutes et
demie. A Tarazona, où s'était réfugiée une partie de l'expédition française, marchant
au-devant du beau temps, à la suite de MM. Le Verrier et Novella, la période d'occulta-
tion complète a duré trois minutes quatorze secondes.

Pendant ce temps, les astronomes se sont bien préservés de la tentation de regarder
ce qui se passait ici-bas sur la terre; ils avaient pour mission d'appliquer leurs instru-
ments d'optique à l'examen des particularités qui ne se montrent que par la disparition
complète du soleil. Cet astre, que nous voyons à la distance de plus de 30 millions de

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lieues, ne nous apparaît, dans les circonstances ordinaires, qu'à tiavci-s notre propre
atmosphère, qui s'interpose comme un voile vivement éclairé. Ce voile atmosphérique,
qui pendant le jour nous dérobe la vue des étoiles, peut également nous cacher l'exis-
tence de corps qui ne s'éloigneraient jamais du soleil. Cela est si vrai, que les planètes
elles-mêmes, que Ton retrouve en plein jour au moyen des lunettes, finissent par s'effa-
cer dans la clarté atmosphérique aussitôt que 'leur marche les amène à se projeter dans
le ciel au voisinage du soleil. Mais quand la lune vient faire écran, cette lumière atmo-
sphérique est supprimée et permet à nos instruments de sonder l'espace jusqu'au plus
proche voisinage de la surface incandescente de l'astre. Or, qu'a-t-on vu aussitôt que
notre ciel terrestre a été assombri? On a vu à l'œil nu se dessiner l'auréole lumineuse,
et, de plus, on a aperçu même à travers les moindres lunettes des appendices rougeàtres
de formes variées et irrégulièrement distribuées sur le contour noir et opaque de la lune.
De plus, au moment qui a suivi la disparition du soleil et dans le point où le croissant
est éteint, les forts instruments ont permis de constater la présence fugitive d'un ruban
vivement coloré en rose qui, à la fin de l'obscurité totale, a reparu sur le bord opposé,
précédant et annonçant l'émersion comme il avait suivi l'immersion complète.

Tels sont les faits qui ont été vus à peu près par tout le monde et sur lesquels on
discute depuis que le beau phénomène est tombé pour jamais dans l'abîme du passé.

Que sont ces appendices rougeâtres qui, nettement observés dès l'année 18^2, lors
de réclipse totale visible à Perpignan, n'ont pas manqué de reparaître dans les trois
occasions qui se sont présentées depuis? Que penser aussi de cette auréole et des rayons
qui la traversent? Sont-cedes illusions d'optique qu'il faut expliquer ou des réalités dont
il faut définir la nature, la grandeur et la position dans l'espace?

L'auréole bien plus anciennement connue et plus apparente que les appendices
colorés qui l'accompagnent, a présenté en Espagne un éclat et des dimensions qui
n'avaient jamais été signalés. Sous ce climat méridional de i'Aragon, et à la hauteur où
se trouvait le soleil au-dessus de l'horizon, l'auréole ne perdait sans doute que fort peu
de son intensité absolue; et tandis qu'au foyer de la chambre noire elle impressionnait
presque instantanément les substances photogéniques, l'œil pouvait la suivi'e sur le fond
du ciel jusqu'à une distance égale à une fois et demie le diamètre solaire. L'expédition
française a rapporté des plaques de verre collodionnées sur lesquelles l'auréole a laissé
des traces d'impression qui ont varié en durée d'un quart de seconde à une minute; les
images engendrées par les temps les plus courts se réduisent à une circonférence de
cercle embrassant le corps obscur de la lune et offrant dans la direction sud-est des
inégalités constamment reproduites. Dans les autres images, l'étendue de la couronne
augmente avec la durée d'exposition à la chambre noire, et alors on voit se dessiner le
beau rayon divergent qui a été généralement remarqué, et qui, prolongé dans le sens
rétrograde, aboutit précisément aux anfractuosités du bord lunaire. Cette observation.

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— 559 -«

qui repose sur l'existence de pièces authenliques et inaltérables, est favorable à l'opinion
qui ferait jouer à la diffraction le principal rôle dans la formation de Pauréole. Mais,
d'un autre côté, si cette couronne lumineuse était un phénomène de diffraction pure,
elle ne présenterait aucune trace sensible de polarisation. Et pourtant, il semble bien
établi, par les observations de M. Prazmowski, qu'à une certaine distance du bord
la lumière s'est montrée fortement et symétriquement polarisée dans des plans qui
passent tous par le centre delà lune. M. Prazmowski avait pris d'avance ses dispositions;
de Varsovie, où il réside habituellement en qualité d'astronome de l'Observatoire, il a
traversé TEurope pour se rendre à Briviesca, en Espagne, apportant une lunette à pola-
riscope spécialement disposée pour l'analyse de la couronne. Il n'y a donc pas à douter
de résultats qui ont été recueillis dans de bonnes conditions. Ils ne sont pas de nature à
faire écarter de la discussion la part qui revient nécessairement à la diffraction; mais ils
suffisent pour montrer que, suivant toute probabilité, il existe quelque part sur le trajet
des rayons lumineux un milieu qui trouble la transparence absolue de Tespace.

A regard des appendices rougeâtres généralement désignés sous le nom de protu-
bérances, les renseignements recueillis de tous les points ^u parcours de l'ombre s'ac-
cordent à les faire considérer comme des objets réels, comme des dépendances maté-
rielles du soleil situées à l'extérieur de sa surface incandescente et à une distance assez
faible pour que, dans les circonstances ordinaires, elles soient complètement masquées
par la lumière du jour. Ces protubérances se ressemblent entre elles comme un nuage
ressemble à un autre nuage; mais il semble peu probable qu'elles conservent une figure
permanente ; elles se distribuent irrégulièrement et indistinctement sur tous les points
du contour du soleil. Quelquefois la matière dont elles sont formées se rassemble en
masse complètement détachée du corps de l'astre; alors on dirait un nuage de feu sus-
pendu dans une atmosphère transparente. Le 18 juillet, on a vu un de ces nuages de
forme oblongue et sinueuse flottera une minute du soleil, vers un point de la circonfé-
rence situé entre le zénith et le pôle. M. Le Verrier a donné au Moniteur les détails
de cette apparition remarquable, et quand on a su par les journaux anglais que
ce nuage isolé avait laissé sa traoe sur les images photographiques de M. Warren de La
Rue, on a pu reconnaître que la description de M. Le Verrier s'y appliquait en toute
exactitude.

A peu de distance de ce nuage, c'est-à-dire au pôle même, s'élevait, comme un
buisson ardent, une protubérance qui pour les dimensions était entre toutes assurément
la plus remarquable. Sa position la faisait échapper aux changements de hauteur qu'elle
aurait certainement subis si elle se fût montrée dans la région équatoriale; mais, tout eu
conservant sensiblement les mêmes dimensions, elle parut animée d'un mouvement
relatif qui l'entraînait en sens inverse du mouvement de la lune. C'est là un fait d'une
haute importance, parce qu'il prouve que décidément les protubérances font partie

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— 5Ù0 —

intégrante du soleil; on tenait à le constater d'une manière positive, et dans ce but on
avait fait des préparatifs qui n*ont pas été perdus. Deux des télescopes qui ont été portés
au Moncayo se trouvaient pourvus de micromètres oculaires qui ont été imaginés pour
la circonstance par M. Villarceau, et au moyen desquels on pouvait relever pour ainsi
dire à tâtons soit les changements de grandeur, soit les angles de position par lesquels
passeraient les protubérances. HM. Villarceau et Ghacornac ont donc constaté et mesuré
chacun séparément ce déplacement relatif à la protubérance solaire qui restait mani-
festement indépendante du mouvement de la lune et qui, par conséquent, était fixement
attaché au soleil. On doit en dire autant de la substance rose vif du ruban incandescent
qui a suivi de si près Timmersion et qui a précédé de quelques secondes Témersion des
parties équatoriales du bord du soleil. Cette substance est évidemment de la même nature
que celle des protubérances, et comme elle apparaît indifféremment en tout point où
les bords des deux astres se projettent tangentiellement Tun sur l'autre, il faut en con-
clure qu'elle environne le soleil de toutes parts sous une épaisseur à peu près égale à la
deux-centième partie de son diamètre et que dans certains points et sous certaines
influences qui nous sont inconnues cette matière s'accumule et se configure en grandes
masses, de manière à former ce que l'on a appelé tour à lourdes nuages, des montagnes
et des protubérances.

L'existence de ces corps est donc bien constatée, et malgré l'opposition de quelques
savants qui forment aujourd'hui la petite minorité, on est généralement disposé à
croire qu'en tout temps le corps radieux du soleil est enveloppé d'une couche de cette
substance nuageuse qui modère son éclat et ralentit sans doute son refroidissement.
Sans la présence de cette couche absorbante, on serait d'ailleurs bien embarrassé d'expli-
quer pourquoi l'intensité du soleil va en décroissant vers les bords. Si, au contraire,
on admet une enveloppe absorbante, rien n'est plus simple, car les rayons qui nous
viennent des bords de l'astre, ayant à traverser obliquement cette enveloppe, doivent eo
être d'autant plus affaiblis. Si, de plus, la substance nuageuse participe, en raison du
voisinage, aux révolutions dont la surface incandescente qu'elle recouvre est vraisembla-
blement le théâtre, on ne s'étonnera pas que son épaisseur varie d'un point à un autre
dans des limites très-étendues, et que pour nous autres qui observons le soleil à travers
ces variations d'épaisseur, ces amoncellements, ces surcharges locales et changeantes se
traduisent par des accidents de lumière semblables à ceux qu'on désigne sous le nom
de taches, de pénombres et de facules.

Sans doute, on est encore loin de se former une idée précise de la nature de ces
nuages. Ce qu'on sait de positif sur leur compte, c'est qu'ils sont doués d'une cer-
taine transparence ; c'est qu'à la distance oà nous les observons, ils présentent des formes
définies, des contours limités qui ne sauraient appartenir à un gaz parfait; c'est qu'enfin
ils émettent une lumière d'un rose vif non polarisée sans qu'on puisse affirmer si.

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— 541 —

comme de véritables flammes, ils brillent d'une lumière propre ou s'ils diflfusent en la
colorant la lumière empruntée au soleil.

Si jamais on désire sincèrement pénétrer le mystère de la constitution physique,
il faudra profiter de l'occasion d'une éclipse totale pour établir dans une station bien
choisie des instruments du plus haut pouvoir optique. Déjà M. Chacornac, armé d'un
télescope de 0™,/iO de diamètre, a pu voir au Moncayo, dans la conflagration de la pro-
tubérance solaire, des détails qui certainement ont échappé aux observateurs moins
bien armés que lui. Sans abuser des grossissements, sans être assuré d'avoir fait rendre
à l'instrument tout ce qu'il pouvait donner, il a vu la substance rose de l'appendice
lumineux se partager en langues de feu projetées les unes sur les autres et terminées
par des sommets brusquement rabattus dans un sens et dans l'autre. M. Chacornac s'est
hâté le jour même, et pour ainsi dire séance tenante, de rendre ses impressions par un
dessin qu'on ne peut considérer sans vivement regretter de n'en avoir vu autant par
soi-même.

Déjà les relations d'éclipsé sont presque innombrables, et dans l'impossibilité de
citer nominalement tous les observateurs qui ont payé leur tribut, nous avons dû nous
borner à raconter les faits les mieux établis. En somme, l'astronomie physique a fait
une bonne campagne : les instants étaient rigoureusement comptés; mais les travailleurs
étaient en grand nombre, et ils ont recueilli des données qui pourront bien ne pas
assouvir la curiosité humaine, mais qui, soumises à la discussion et envisagées, sous
toutes les faces par tant d'esprits divers, ne manqueront pas d'augmenter la somme de
nos connaissances sur la constitution du système solaire. Dans une autre occasion^ les
idées étant mieux arrêtées, les appareils mieux disposés d'avance, la photographie ayant
aussi réalisé de nouveaux progrès, les observations seront plus fructueuses encore, et
tant de questions que nous agitons aujourd'hui finiront par trouver leur solution. Mais
en admettant qu'un jour la science se rendit entièrement maltresse du sujet, que tout
ce qui nous échappe encore fût par elle complètement expliqué, l'aspect que revêt la
nature, au moment suprême d'une éclipse totale de soleil, n'en restera pas moins Tun
des plus beaux spectacles qui puisse sortir de l'ordre naturel des choses pour s'oflfrir à
Tadmiralion des hommes.

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DOCUMENTS ANNEXES

EXPLICATION DES PLANCHES

A la suite des pages qui précèdent et qui contiennent seulement les mémoires
écrits par L. Foucault, ou tout au plus des documents qu'il avait directement inspirés,
nous croyons devoir joindre, avec l'explication des planches dont quelques-unes n*ont
été que mentionnées dans le texte, des indications complémentaires qui nous ont été
fournies par diverses personnes depuis le commencement de cette publication et qui
sur certains points pourront être utiles à divers égards. La nature même de cette annexe
explique le manque d'homogénéité que Ton y voit et que nous n'avons pu parvenir à
éviter: nous n'osons espérer avoir réuni tous les renseignements désirables, encore que
nous nous soyons adressé à un grand nombre de savants et d'amis de L. Foucault;
mais nous croyons pouvoir affirmer l'exactitude de toutes les indications qui suivent.

DAGUERRÉOTYPE (PI. 1).

La figure 1 représente une image daguerrienne du soleil obtenue par MM. Fizeau
et Foucault. On lit à ce sujet dans V Astronomie populaire d'Arago (t. II, p. 169 :

tt Deux physiciens très-distingués, MM. Fizeau et Foucault, en recevant, à ma prière,

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- 5U-

sur des plaques daguerrienoes l'impression très-rapide du disque du soleil, oot vérifié
par la photographie les résultats auxquels je suis arrivé par la photométrie. La figure 163
représente fidèlement Timage photographique du soleil qu'ils obtinrent en 1865; cette
image très-remarquable montre parfaitement le léger excès d'intensité lumineuse du
centre sur les bords. MM. Fizeau et Foucault ont, en outre, eu lebonhourde saisir
les images des deux groupes de taches qu'on aperçoit dans la figure avec tous leurs
détails. »

Les figures 2 et 3 reproduisent des images daguerrîennes prises en commun avec
M. Fizeau à Tobligeance dequi nous devons d'avoir pu les reproduire et qui se rapportent
à la question des intensités relatives des bords et du centre du soleil. Dans la figure 2 les
images successives du soleil, prises pendant des temps dépose très-variable, présentaient
toutes un décroissement sur les bords. La figure 3 reproduit les images d'un disque de
carton blanc placé au soleil et dont les dimensions et la distance avaient été déterminées
dv3 manière à donner une image comparable en grandeur k celles du soleil. On voit que,
dans ces deux épreuves qui correspondent à des temps de pose très-différents, le disque
présente en tous les points une égale intensité (page 97).

La figure k est la reproduction d'une épreuve daguerrienne qui a été présentée à
l'Institut le 5 août 18^6 : elle a été obtenue en impressionnant à point une plaque iodée
et bromée, puis à faire tomber à sa surface un spectre de manière à mettre en évidence
les actions sur la couche sensible des rayons diversement réfrangibles (page 27).

La figure 5 est la reproduction d'une épreuve daguerrienne obtenue en opérant
comme nous venons de l'indiquer, mais en employant un spectre cannelé pour agir sur
la plaque sensible. Dans ces deux épreuves la partie noire qui existe vers la partie
moyenne du spectre ne correspond pas à une action négative des rayons, mais
représente au contraire une partie solarisée, une partie où Taclion a été très-énergique.

La figure 6 est la reproduction d'un certain nombre de diagrammes par lesquels
L. Foucault a indiqué dans ses notes les intensités d'action positive et négative des
rayons de diverse réfrangibilité dans des circonstances variables et sur des substances
différentes : la seule différence qui ait été apportée consiste en ce que, pour plus de
netteté et conformément aux conventions généralement adoptées, les différences d'action
positive et négative sont manifestées par la situation de la courbe au-dessus ou au-
dessous de la ligne horizontale qui passe par son origine. L. Foucault avait indiqué
toutes les courbes au-dessus et un petit signe + ou — rappelait la nature de l'action.
Toutes les courbes indiquées dans le mémoire inédit, insérées page 19, sont reproduites,
sauf celles qui ne figurent pas sur le cahier de notes ou elles ont été relevées, à savoir,
n^ II, k et n« III. ù.

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— 5&5 —

MICROSCOPE PHOTO-ÉLECTRIQUE (PI. 2).

Cette planche est la reproduction, à la disposition des figures près, de celle qui a
paru dans le Bulletin de la Société d'encouragement, 18^5. — La description de cet appareil
ayant élé donnée très-complètement, page 72, il est inutile d'insister davantage. Nous
croyons devoir rappeler cependant que c'est avec cet appareil que L. Foucault a, pour la
première fois, obtenu Tirnage des charbons pendant la production de l'arc voltaîque et
qu'il a réalisé la projection de quelques phénomènes relatife à la lumière polarisée.

INTERFÉRENCES DES RAYONS LUMINEUX ET CALORIFIQUES (PI. 3).

Les figures 1, 2, 3 et ^ nous ont été obligeamment fournies par M. Fizeau : elles sont
reproduites d'après des calques pris sur les dessins du mémoire qui avait été présenté à
l'Académie par MM. H. Fizeau et L. Foucault, le 27 septembre 1847 : le mémoire fut
remisa M. Babinet désigné pour faire un rapport, il n'a jamais été rapporté à l'Académie
et a été perdu. Cette circonstance explique que les indications de la fig. 3, relativement
aux intensités des bandes qui devraient correspondre aux intensités calorifiques, n'aient
pas pu être nettement conservées.

La figure 5 représente les divers thermomètres qui ont été essayés : ces instruments, qui
sont actuellement entre les mains de M. J. Regnauld, professeur à la Faculté de médecine
de. Paris, sont peut-être en réalité plus fins, plus délicats que le dessin ne semblerait
l'indiquer. Les traits figurés sur les diverses tiges et qui, sur les thermomètres, sont mar-
qués seulement par un petit point à l'encre font connaître les intervalles correspondant à
des variations de température de l^ Le thermomètre 1 a sans doute été cassé dans les
expériences préliminaires; il ne figure pas, si ce n'est par une place en blanc, sur un
croquis^de la main de L. Foucault, représentant la grandeur des appareils et retendue
du degré dans chacun d'eux. Le thermomètre n'' 2 est fait avec de l'éther, les ther-

69

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— 546 —

momètres q<" 3, fi et 5 sont construits avec de Falcool, c'est ie dernier qai a servi aui
expériences (voir le Mémoire, page 137).

Les figures 6, 6 6is et 7 se rapportent à un système de miroirs de Fresnel, construits
par L. Foucault, et qui appartient maintenant à M. Regnauld. Cet appareil établi avec des
éléments très-simples a cependant permis de faire des recherches délicates.

La figure 6 est la vue de face; la figure 6 bis une coupe verticale suivant g fin
plan, et la figure 7 est une coupe horizontale par le milieu de l'appareil. Dans ces
figures les mêmes lettres indiquent les mômes parties.

Les miroirs sont montés sur une planchette en bois aa' bb' portée par une tige
verticale c d fixée sur un pied en bois S qui supporte tout l'appareil. Cette planchette,
vers l'une de ses extrémités, est percée d'une ouverture circulaire e devant laquelle est
placé le premier miroir mm'; une petite tige métallique /" terminée par un anneau est
fixée perpendiculairement derrière le miroir à l'aide d'une goutte de soudure ; dans
Fanneau passe l'extrémité d'un fil métallique g h formant ressort, dont l'autre extrémité
s'implante dans la planchette a b, et qui tend à ramener le miroir en arrière en l'ap-
puyant sur les pointes dp trois vis u, v, v passant également dans la planchette et
susceptibles par leur mouvement de faire varier dans certaines limites rinclinaison
du miroir m m'. Le second miroir n n' est porté à l'extrémité d'une mince planchette
i h relié au support principal a b par deux vis à bois 1 1' qui lui laissent un certain jeu ;
l'assemblage n'étant pas parfaitement rigide, un ressort p q fixé en q tend à éloigner
l'extrémité i et le miroir n n' de la planchette en les portant en avant; mais on peut les
ramener en arrière à l'aide des vis s et t. On voit que les mouvements du miroir n n'
sont plus limités que ceux du miroir n, n, n, et c'est celui-ci que Ton doit dès lors
régler en dernier lieu.

La figure que nous avons donnée dans le texte (page 129) est prise à peu près
textuellement du Traité d^optique physique de Billet ; nous n'avons trouvé aucun dessin
ou croquis accompagnant la note que nous avons publiée ; cette figure est d'ailleurs en
parfaite concordance avec le texte.

DÉTERMINATION DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE (PL 4 et 5 ).

La planche k est la reproduction de la planche que L. Foucault avait joiute à la
thèse pour le doctorat es sciences physiques qu'il a soutenue le 25 avril 1853 (voir page

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— 567 —

185) ; les diverses figures que contient cette planche sont suffisamment expliquées dans
le mémoire pour qu'il ne soit pas nécessaire d'y revenir.

La planche 5 contient quelques détails sur la disposition pratique de l'expérience, telle

qu'elle a été réalisée par L. Foucault, sous la dernière forme qu'il lui a donnée pour

la détermination de la valeur numérique de la vitesse de la lumière. La fig. 1 indique la

marche générale des rayons et la situation effective des organes. Le rayon lumineux

dirigé par un héliostat pénètre dans la chambre noire par l'ouverture a; il traverse une

mire graduée b, une lame de glace e inclinée à 45% et va tomber sur le miroir tournant

c; passant ensuite à travers l'objectif achromatique d il arrive sur le miroir concave m^

et de là successivement sur les miroirs m,, m^, m^ et m^ qui satisfont aux conditions

indiquées dans le mémoire : le rayon revient alors en suivant un chemin inverse, et après

s*étre réfléchi sur le miroir tournant e, il arrive sur la lame de glace où une partie se

réfléchit, passe sur le bord de la roue dentée f et pénètre dans un microscope g, muni

d'un micromètre h, où l'observateur place son œil pour observer ou mesurer la déviation

de l'image.

Disons tout d'abord que la disposition adoptée par la figure 1 est conforme à la
description que L. Foucault a donnée de l'expérience (voir page 219) ; mais que, dans
les dessins minutes qui ont servi à l'exécution de l'appareil et qui ont été mis obligeam-
ment à notre disposition par M. Dumoulin-Froment, la lentille achromatique d n'occupe
pas la place qui a été représentée, mais qu'elle est située sur le trajet du rayon incident
entre e et c.

Cette figure 1 représente la disposition finale dans laquelle L. Foucault, cherchant à
obtenir une déviation constante de 0"'",7, faisait varier la distance de la mire au miroir
tournant: on voit que le système composé de la mire 6, de la lame de glace e, de la
roue dentée /", du rouage chronométrique qui la met en mouvement et du microscope
g, est porté sur un chariot A B qui se déplace parallèlement à lui-môme, son déplacement
étant facilité et guidé par les roues C, G', D et D' qui se meuvent sur des rails.

Les figures 2, 3, 4 et 5 de la planche 5 donnent les détails du miroir tournant e qui
est porté sur un plateau E muni de vis calantes : la figure 2 montre une coupe longi-
tudinale, la figure 4 une coupe transversale et la figure 5 le plan du support du miroir
et de la turbine, la turbine étant supposée enlevée. (Ces figures sont faites à l'échelle
de moitié de grandeur naturelle.) La figure 3 est la coupe du miroir et de sa monture.
On voit facilement le tube d'arrivée de l'air comprimé l muni d'un robinet z, ainsi
que les ouvertures par lesquelles cet air s'échappe pour passer dans la turbine t qu'il
fait tourner. Il résulte d'une note présentée à l'Académie des sciences le 9 février 1863*,
que le tracé des aubes a été méthodiquement déterminé par M. Girard, l'ingénieur

4. Voir C. R. del'Ac. des Se, t. LVl, p. Î58.

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— 6[|8 —

bien connu par ses recherches sur Thydraulique : cette turbine fonctionnait parfaite-
ment. Il est facile de se rendre compte également de la disposition de l'axe et de ses
supports X, y ainsi que celle de la masse n et des vis qu'elle contient et qui constituent
le compensateur d'inerlie.

Quant au miroir m il est enchâssé dans un anneau d'acier p qui est partie intégrante
de Taxe et qui est taraudé vers ses deux bases : des viroles à vis permettent et de fixer la
position du miroir et de maintenir celui-ci dans la direction qu'on lui a assignée.
La figure 6 représente deux miroirs adossés comme il est dit page 216, de telle sorte
que la réflexion se produit à chaque demi-révolution du miroir. Hais, au moins dans
les dernières expériences, il n'y avait qu'un miroir argenté sur une face et noirci sur
l'autre : la face argentée était en dehors et le faisceau lumineux ne pénétrait pas ainsi à
travers la glace. Il n'y avait réflexion qu'après une. révolution complète de Taxe et du
miroir.

La figure 6 donne l'apparence que l'on observe en regardant au microscope lorsque
le miroir est immobile et que la roue fne tourne pas : les dents de la roue cessent d'être
visibles lorsque la roue tourne seule ou lorsque son mouvement de rotation n'est pas en
parfaite concordance avec la rotation du miroir tournant ; elles deviennent également
nettes lorsque la concordance est atteinte, mais alors l'image de la mire est déviée et
n'occupe plus le milieu du champ du microscope : le déplacement de l'image est évalué
à l'aide du déplacement du réticule obtenu par le micromètre, et celui-ci, dans chaque
série d'expériences, était mesuré absolument en le comparant à l'image de la mire
(le miroir tournant étant immobile) qui était formée de divisions égales à 0«",i et
qui servait ainsi d'étalon de mesure.

TÉLESCOPES.— MIROIRS PARABOLIQUES ET MIROIR PLAN*

MÉTHODE DES RETOUCHES LOCALES (PI. 6).

Nous croyons devoir joindre aux mémoires publiés par L. Foucault,sur les questions
qui se rattachent au sujet des retouches locales, les notes suivantes qui ont été
présentées à l'Académie des sciences par M. Ad. Martin, qui avait aidé L. Foucault dans
la mise en pratique de ces méthodes.

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— 549 —

SUR LA CONSTRUCTION DU PLAN OPTIQUE*.

En rédigeant la Note qui précède, L. Foucault ne voulait que s'assurer la priorité de
la méthode qu'il employait, dans le cas où un travail analogue serait venu à se produire.
Aussi n'a-t-il donné qu'un résumé très-succinct de cette méthode sans s'occuper en
aucune manière de Tinterprétation des apparences que présente l'image de la source
lumineuse observée par réflexion oblique à l'aide de la lunette lorsque la surface (qui
est de révolution par la manière même dont elle est engendrée) est convexe ou concave,
au lieu d'être plane.

C'est par cette étude que nous commencerons, avant de donner les quelques perfec-
tionnements qui ont été appportés à la méthode ci-dessus décrite; mais nous rappel-
lerons d'abord, en quelques mots, les données qui ont permis à Foucault de résoudre le
problème.

Lorsqu'on veut étudier la formation des images par réflexion ou par réfraction, on
est amené, pour simplifier le problème, à ne considérer que le cas od des rayons
émanant d'un point rencontrent les surfaces réfléchissantes ou réfringentes suivant une
direction presque normale, c'est-à-dire sous un angle d'incidence tel, que le cube de
son sinus puisse être négligé par rapport aux autres quantités qui entrent dans le
calcul. La théorie peut alors donner des résultats parfaitement nets et que vérifie
l'expérience.

Mais, quand la condition précédente n'est pas remplie, les rayons ne convergent pas
tous vers un même foyer, ils se coupent en des points successifs, dont le lieu, connu
sous le nom de surfaces caustiques, a fourni aux mathématiciens le sujet de travaux
nombreux et généralement remarquables par leur élégance, mais qui étaient restés à
peu près sans autre application que de montrer la valeur des observations dues à
l'emploi de surfaces trop étendues pour la production d'images nettes.

Entre les mains de L. Foucault la question s'est complètement modifiée. Il a
compris qu'il fallait d'abord se rendre compte, expérimentalement, de la nature de la
caustique engendrée par l'action des surfaces qui ont mission de produire les images,
et modifier ensuite ces surfaces de manière à réduire ces caustiques à un point unique,
autant que cela est possible.

4 . Note présentée à l'Académie des sciences, le 29 novembre 4869. Voir G. R. de VAc, des Se.
t. LXIX. '

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— 550 —

Il substituait à la combinaison des surfaces idéales, que doit admettre le calcul et
et qui ne sont jamais réalisées, celle des surfaces réelles qu'a pu donner le trayail de
l'artiste, et il a ouvert ainsi une voie toute nouvelle à la construction d'instruments
d'optique parfaits.

Dans son mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté, il a indiqué
comment, après avoir réalisé une petite source lumineuse d'une étendue comparable à
un point, il a pu, à l'aide du microscope, analyser les diverses sections des caustiques
produites par la réflexion sur une surface donnée ; puis, par un second procédé, comparer
les images d'un même objet formées par les diverses parties de la surface réfléchissante;
et enfin, comment, par l'interposition du bord d'un écran devant une partie du faisceau,
il retrouvait, dans l'apparence qu'il a nommée solide différeiuiel, les points de la surface
auxquels appartenaient les points masqués de la caustique.

Dans son mémoire, L. Foucault traitait une question spéciale, et il ne s'est pas
appesanti sur l'extension que l'on peut donner à ses méthodes; et même, dans les
applications qu'il en a pu faire ultérieurement à l'étude de l'homogénéité des milieux,
aux objectifs de lunettes et au miroir plan, il ne se servait de la connaissance du solide
difl^érentiel que pour le guider dans la correction à faire subir aux surfaces optiques,
laissant ainsi de côté ce qui, dans la question, se présentait avec un caractère plus par-
ticulièrement mathématique. Il est nécessaire, en faisant connaître la Note laissée par
lui sur la construction du miroir plan, et pour rendre sa publication profitable à la
science, de procéder d'une manière analogue à celle qui lui a permis d'établir le prin-
cipe même de ses méthodes.

Nous allons chercher quelles sont les caustiques que forment les rayons émanant
d'un point S lorsqu'ils se réfléchissent obliquement sur une portion limitée de sphère AB,
et nous étudierons les apparences optiques que présente leur observation.

Pour cela, nous partagerons ces rayons en deux groupes :

1» Ceux qui appartiennent à un même plan méridien, tel que celui de la figure 26,
sont réfléchis dans ce même plan et forment la caustique MF.

An

Kg. «6.

2'' Ceux qui subissent la réflexion sur un même parallèle, par exemple sur celui
de AA',dont A est la trace, se coupent tous en D; ceux qui la subissent en BB' se coupent

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— 551 —

en E, et ainsi de suite : la caustique des rayons réfléchis sur la série des parallèles se
confond ainsi avec Taxe CF.

Dès iors, dans le plan de la figure, les portions de la caustique sont ab et DE, et les
deux surfaces caustiques qui conviennent à la surface AB (que, pour plus de simplicité,
nous supposerons limitée aux deux parallèles AA', BB' (figure 27), passant par A et B
d'une part, et de l'autre à deux méridiens AB, A' B', peu inclinés sur celui de la figure)

Pig. 27.

seront donc d'abord la surface en forme de trapèze terminée, en a et b, aux petits cercles
de la surface caustique passant par ces points, et, d'ailleurs, aux plans des méridiens qui
limitent également la surface AB.

La seconde surface caustique se confond avec la portion d'axe DE.

11 résulte de ce qui précède, que si l'on fait mouvoir un microscope faible dans la
direction du rayon central du faisceau, en avançant vers le miroir, on verra d'abord la
ligne lumineuse DE, qui, appartenant à Taxe, est contenue dans le plan de réflexion,
c'est-à-dire dans celui qui contient à la fois le point lumineux, le centre de la sphère et
le milieu de la surface ; puis en se rapprochant du miroir, la surface de la caustique a b
se projettera à peu près suivant un petit cercle perpendiculaire au plan de la réflexion
et la demi-netteté que présentera celte petite ligne lumineuse se conservera pendant que
l'on fera subir au microscope un déplacement assez notable (égal à a b).

Il est à remarquer que la première surface caustique se présentant en projection, et
la seconde formant une ligne droite, ces apparences ne sont que peu dépendantes de la
forme de la petite portion de surface réfléchissante et resteront sensiblement les
mêmes si, au lieu de la limiter aux plans et parallèles que nous avons indiqués, on lui
conserve le contour circulaire qu'on lui donne ordinairement.

Les phénomènes que nous venons d'indiquer sont, en effet, ceux qui se présentent à
l'observation, mais ils sont rendus encore plus sensibles si, au lieu d'un simple point
lumineux, on place en S une série de petits points lumineux égaux, équidistants et
disposé suivant deux lignes, Tune située dans le plan de la réflexion et l'autre dans -une
direction perpendiculaire.

Le plan focal du microscope d'observation étant en DE, tous les points lumineux de
la ligne située dans le plan de la réflexion donnent naissance à autant de petites lignes

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lumineuses situées dans le même plan, et qui, étant dans le prolongement Tune de
l'autre, se rejoignent pour former une ligne lumineuse continue, tandis qnfi les points
de l'autre ligne perpendiculaire donnent de petites lignes parallèles Tune à l'autre, qui,
conservant la même distance que les points, restent ainsi séparées (fig. 28).

E5I

Fig. 28.

Le foyer du microscope se portant de a en 6, ce sont les points de la ligne perpendi-
culaire au plan de la réflexion qui donnent naissance à de petits traits lumineux qui se
rejoignent, tandis que ceux de la ligne située dans le plan de la réflexion restent paral-
lèles et séparés.

On peut inversement employer des points noirs se détachant sur un fond blanc, et ce
genre de test a déjà été employé pour constater des effets optiques qui tiennent aussi à
l'obliquité des surfaces.

Nous avons supposé que les caustiques étaient directement accessibles à l'aide du
microscope ; mais si le rayon de courbure de la surface était trop grand par rapport aux
dimensions de celle-ci, on arriverait difficilement à réaliser Texpérience. On peut alors
se servir d'une lunette munie d'un oculaire mobile à Taide d'une crémaillère, et on
visera la surface dans la direction du rayon réfléchi, et la lunette donnera successivement,
pour des ajustements convenables, les images nettes des lignes caustiques à observer,
bien qu'elles soient virtuelles dans le cas qui nous occupe.

Si nous revenons à l'observation des caustiques d'un seul point lumineux à l'aide
du microscope, nous remarquerons que les phénomènes gagneront en netteté, si nous
réduisons les dimensions de la surface AB, en lui conservant le même bord A, par
exemple. On arrive alors à avoir en a une petite ligne suffisamment nette, et dont la
mise au foyer ne présente pas la même indécision que lorsque l'étendue de A B est plus
grande, et DE est plus net également.

Ces deux circonstances permettent de mesurer assez facilement la distance a D de
ces sortes de foyers, dans le plan de la réflexion et dans le plan qui lui est perpendicu-
laire ; cela est utile dans la pratique.

On trouve alors par expérience, ce qui se voit d'ailleurs facilement sur la figure, que,
pour une même position du point S, la distance aD augmente en même temps que
l'inclinaison de SA sur Taxe, et ceci permettra de reconnaître, pour une obliquité suffi-
sante, si la surface sur laquelle a eu lieu la réflexion présente une trace de courbure.

On voit enfin que, la position du point S changeant, la caustique change de forme,
et que, pour une même inclinaison, la distance a D prendra des valeurs différentes.

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Les phénomènes produits par la réflexion oblique sur une surface sphérique étant
ainsi connus d'une manière générale, si on veut les rendre susceptibles de mesure, il
suffit de rappeler les propriétés sur lesquelles est basée la construction des caustiques
par points. Elles montrent qu'indépendamment du changement de direction des rayons
qui la subissent, la réflexion oblique a pour eSet de réduire dans le plan méridien le
rayon de courbure dans le rapport de 1 au cosinus de Tangle i d'inclinaison des rayons
sur la normale, et de l'accroître dans le rapport de cosi à 1 dans le plan perpen-
diculaire.

Le miix)ir plan de 35 centimètres, dont la construction est décrite par L. Foucault,
était destiné, ainsi qu'il le dit, à la collimation des objectifs par eux-mêmes. II se réser-
vait de reprendre la question lorsqu'il devrait construire un autre miroir destiné au
sidérostat, dont l'emploi exige que les images soient parfaites avec des grossissements
quelquefois considérables et sous des incidences souvent très-obliques.

Le miroir du sidérostat qui sera bientôt présenté à l'Académie a 30 centimètres de
diamètre, et, sous quelque incidence qu'il réfléchisse les rayons venant d'une étoile,
l'image observée à l'aide d'une lunette de 16 centimètres de diamètre, grossissant environ
300 fois, et sous une incidence d'à peu près 50 degrés avec la normale, est aussi parfaite
que celle que donne l'observation directe avec la même lunette.

La marche que j'ai suivie pour arriver à ce résultat est identique à celle qui est
indiquée dans la Note de L. Foucault, et il n*y a de difiérence que dans les procédés
d'examen , qui sont semblables à ceux décrits dans le mémoire sur la construction des
télescopes.

Un point lumineux formé par une petite ouverture circulaire percée dans une plaque
fixée devant la flamme d'une lampe, ou devant son image obtenue à l'aide d'une forte
lentille, est installé à 18 mètres environ d'une lunette dont l'objectif a été tout d'abord
reconnu bien aplanélique et achromatique pour cette distance.

Le miroir supporté verticalement est placé sur le trajet des rayons lumineux, sous
un angle tel que le cône des rayons réfléchis couvre entièrement la surface de l'objectif
de la lunette (ce qu'on reconnaît en s'assurant, à l'aide d'une loupe, que l'anneau
oculaire ou cercle de Ramsden est complet). Faisant alors mouvoir l'oculaire, on examine
si l'image du point lumineux est nette et bien circulaire, et si en deçà et au delà du foyer
elle ne se transforme pas en ellipse. Celte condition étant remplie, la surface est plane.
Si elle était convexe ou concave, les phénomènes étudiés plus haut se manifesteraient,
et on dirigerait le travail de correction en conséquence.

Un second test était employé concurremment avec le premier. C'était un quadrillé
tracé sur verre argenté, et dont les traits, placés les uns dans le plan de la réflexion, les
autres dans le plan perpendiculaire, étaient distants de 1 millimèti^e.

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— 554 —

Si la surface réfléchissante était bien plane, les traits croisés apparaissaient en même
temps avec une grande netteté au foyer de la lunette. Dans le cas contraire, la mise au
point était différente pour les traits croisés. Le jeu de l'oculaire en deçà et au delà du
foyer donne une grande sensibilité à ce mode d'examen.

La lunette employée dans ces expériences donnait un grossissement de 120 fois
environ et recevait le faisceau sous un angle d'à peu près 12 degrés avec la surface.

Ce premier procédé renseigne bien sur la qualité de l'image que donnera la réflexion
sur le plan, mais il ne montre pas les portions du miroir dont l'action est en désaccord
avec le reste de la surface. Il faut, pour les connaître, recourir au troisième procédé
décrit dans le mémoire sur les télescopes.

Après avoir étudié le solide différentiel que donne l'objectif de la lunette loi-squ'on
vise directement sur le point lumineux à cette môme distance de 18 mètres, on cherche
si ce solide n'est pas modifié par la réflexion sur le miroir, et, si la lunette est bien
aplanétique, ce solide est à peu près annulé dans les deux cas. Quoi qu'il en soit,
la forme qu'il représente renseigne l'opérateur sur les points de la surface qui doivent
subir l'action des retouches locales.

La nullité du solide différentiel n'indique pas autre chose que la concordance des
actions des diverses parties de la surface : elle n'implique en aucune façon sa planité,
mais celle-ci est assurée par l'examen à l'aide du premier procédé.

SLR LA MÉTHODE SUIVIE PAR LÉON FOUCAULT

l'OUtt RECONNAITRE SI LA SURFACE d'uN MIROIR EST RIGOUREUSEMENT PARABOLIQUEi.

Dans le Mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté, inséré dans le
cinquième volume des Annales de l'Observatoire impérial, L. Foucault a exposé la méthode
qu'il suivait alors pour transformer en paraboloïde la surface du miroir qu'il avait amenée
à la figure d'un ellipsoïde de révolution. Ses travaux ultérieurs l'ayant conduit à la
modifier, je crois utile de publier celle qu'il lui a substituée et de donner quelques indica-
tions théoriques sans lesquelles elle ne pourrait être comprise. Je dois d'ailleurs suppo*
ser que le lecteur a sous les yeux le Mémoire cité.

4. Note présentée à l'Académie des sciences, le Î4 février 4870. Voir C. /?. de VAc. des Sc.j
l. LXX, p. 389.

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Si, devant un miroir rigoureusement parabolique, on place un point lumineux au
voisinage du centre de courbure correspondant au sommet, les rayons qui en émanent
viennent, après leur réflexion à la surface, se couper en des points successifs dont l'en-
semble constitue une caustique analogue à celle représentée dans la fig, 11 du Mémoire
cité, et qui, pour une position du point lumineux très-voisine du centre de courbure,
devient facile à construire à Taide de la développée de la parabole.En plaçant l'œil dans
des conditions telles qu'il reçoive le faisceau réfléchi entier sur la pupille, ce qui fait
paraître le miroir uniformément éclairé (p. 7, 2* paragraphe), et faisant mouvoir un écran
h bords rectilignes transversalement au faisceau réfléchi, de droite à gauche par exemple,
et en avant du sommet de la caustique, on inlercepte successivement les rayons qui
viennent des bords de droite du miroir, tandis que si Técran est en arrière du sommet
de la caustique, vers l'observateur, les rayons interceptés seront ceux qui viennent des
bords de gauche.

On voit donc que la concordance entre la marche de récran et celle de Textinction
annonce que les rayons éteints n'étaient pas encore arrivés à converger avec ceux qui
les avoisinent, ei que la marche inverse de l'écran et de l'extinction qu'il produit
indique que la convergence est dépassée et que ces rayons divergent. Appliquons ceci
à reflet produit par l'écran marchant transversalement de droite à gauche, d'abord
au sommet de la caustique, puis successivement dans des plans qui s'éloignent de plus
en plus du miroir.

Au sommet de la caustique, l'écran rencontre d'abord les rayons qui, venant du
bord de droite du miroir dont le rayon de courbure est un peu plus grand que celui du
centre, convergent tardivement ; il les arrête ; la surface s'assombrit donc vers la droite,
et, comme au voisinage du sommet, les rayons qui viennent du centre sont en concor-
dance à peu près parfaite, on verra au centre du faisceau une étendue paraissant à peu

Fig. 29.

drès uniformément éclairée, et qui, ainsi que cela a été expliqué dans ce cas (p. 8,
ligne 2), s'assombrira d'une manière égale en tous ses points avant de subir l'extinction

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complète. L'aspect qui se produira k Toeil en ce moment sera donc celui d*un plateau
à bords renversés, dont la section s'obtient par la construction ordinaire du solide que
Foucault a appelé solide di/férentiel, et qui, dans ce cas, est donné par la différence entre
les ordonnées de la surface parabolique en observation et celle de l'ellipsoïde osculateur
au sommet, dont les foyers sont : l'un le point lumineux et Tau Ire le point de
l'axe coupé par l'écran.

La production de l'apparence du plateau donne donc la position du foyer des rayons
réfléchis par la partie centrale du miroir.

Si maintenant on dispose Técran dans un plan plus reculé vers l'observateur, il
donne d'abord l'apparence représentée dans la fig. U du Mémoire cité; puis, dans une
station plus éloignée en s" par exemple, au delà du point s' où. il cesse de rencontrer
des rayons qui n'ont pas encore convergé, il coupe d'abord la caustique dans la région

Fig. 30.

de droite et arrête par conséquent les rayons qui viennent de la gauche du miroir au
point de celui-ci, où se réfléchissent les rayons qui viennent se couper en a. L'écran,
continuant à se mouvoir dans le même plan s'\ éteindra successivement tous les rayons,
et lorsqu'il arrivera en a\ il ne laissera plus passer que quelques rayons qui formeront
l'apparence d'une tache blanche sur la droite du miroir. Ces rayons ont subi la réflexion
au lieu même où se produit la tache blanche.

L. Foucault cherchait la position s" de l'écran qui produit l'extinction dernière, sur
les bords mêmes du miroir. Cette distance, qui est liée à la différence des rayons de
courbure aux bords et au centre du miroir, c'est-à-dire à la forme de celui-ci, avait été
déterminée avec soin par lui pour les diverses grandeurs de miroirs, et par des mesures
nombreuses. Il l'appelait la mesure de parabollcitè.

Pour les miroirs qu'il a construits, le diamètre était le sixième du foyer ou le
douzième du rayon de courbure ; ces miroirs étaient donc semblables, et la mesure de
parabolicité était proportionnelle au diamètre du verre, et dans les expériences où il
employait toujours le même point lumineux de | de millimètre environ de diamètre,
cette mesure était égale à sept fois (à très peu près) la flèche des bords du
miroir.

Un autre moyen de mesure lui servait concurremment avec le précédent ; il était

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fondé sur remploi du microscope oculaire, avec lequel il recevait le faisceau de rayons
réfléchis.

Lorsque le foyer de ce microscope est placé en s au sommet de la caustique, on a
une image bien nette du point lumineux et des petites irrégularités qui peuvent se
trouver sur le contour de celui-ci ; cette image est entourée d'une auréole d'aberration
qui va en se fondant vers les bords, et qui est due aux rayons marginaux qui convergent
tardivement. Si Ton recule le microscope vers soi, jusqu'à ce que son foyer soit en s\ au
point de croisement des rayons des bords, avant leur convergence avec les rayons cen-
traux qui commencent à diverger, tous les rayons passent alors dans Tanneau s\ et,
sans donner d'image proprement dite, produisent en ce point l'apparence d'un cercle
dépourvu d*aberration et à bords bien déterminés. Puis, au delà, les rayons coupent
Taxe, et l'image se perce au centre en s"\ d'un point relativement obscur, qui s'élargit
en reculant encore le microscope.

Ce phénomène, qui se produit d'une manière bien nette, permet de constater la
valeur de la courbure des bords : si la source lumineuse était un point mathématique,
la distance s$'" serait précisément égale au double de la flèche ou abscisse du bord du
miroir, et si la surface est. bien parabolique, en limitant son étendue par des dia-
phragmes de grandeur convenable, on doit trouver que la distance ss"\ qui varie avec
chaque grandeur de diaphragme, est proportionnelle au carré de l'ouverture de
celui-ci.

L. Foucault ne s'est pas borné à l'observation précédente, faite au centre de cour-
bure, il a aussi déterminé la mesure de parabolicité relative à d'autres stations du point
lumineux. Un miroir qui, étudié sur les étoiles, avait justifié de la perfection de sa
surface, lui servait alors à trouver les valeurs numériques de la parabolicité par l'emploi
de l'écran à bords rectilignes.

La recherche à l'aide du microscope de la distance ss" se fait ici très-facilement, en
considérant que, au point où se perce l'image du point lumineux, on est au foyer annu-
laire des bords, et que, pour trouver cette position, il suflit de résoudre le problème
suivant : La position de la parabole et du point lumineux L situé sur son axe restant fixes^
chercher les foyers conjugués L' des ellipses successives qui, ayant le même axe que la parabole,
sont tangentes à celle-ci en des points qui, partant du sommet, s'éloignent de plus en plus
de lui.

Celui de ces points L' pour lequel l'image se perce est celui pour lequel le contact
de l'ellipse et de la parabole a lieu sur le bord même du miroir.

Les résultats que donne le calcul dans la résolution du problème précédent sont
parfaitement d'accord avec les nombres que fournissent des miroirs qui, étudiés sur le
ciel ou par collimation avec d'autres miroirs identiques, amenés à la même mesure de

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parabolicité étudiée au centre de courbure, donnent les meilleurs signes de
perfection.

Il y a lieu de remarquer que cette recherche de la parabolicité est plutôt un guîdeà
consulter qu'un but à atteindre effectivement, Tinfluence des oculaires se faisant toujours
sentir dans l'image définitive. Quand on a obtenu une surface qui approche de cette
forme théorique, il y a encore lieu d'associer le miroir à l'oculaire comme Foucault l'a
indiqué et constamment mis en pratique.

Enûn, il a imaginé une méthode à laquelle il a donné le nom d'autocollimation, et
qui lui permettait de s'assurer de la perfection d'une lunette destinée aux observations
astronomiques : je la décrirai rapidement, et je donnerai les modifications que j'ai dû
lui faire subir pour l'appliquer à l'étude des miroirs paraboliques.

Ce sera l'objet d'une prochaine Communication.

MÉTHODE D'AUTOCOLLIMATION DE L. FOUCAULT

SON APPLICATION A l'ÉTUDE DES MIROIRS PARABOLIQUES^

Les procédés d'examen décrits dans la précédente communication permettent de
reconnaître la position du foyer qui serait donné par chacun des éléments de la surface
d'un miroir dans les conditions indiquées, d'en déduire la courbure en chaque point, et,
par suite, de s'assurer si un miroir a atteint la forme parabolique ; mais ils ne peuvent
aisément être mis en pratique que par des observateurs assez habitués aux travaux de
cette nature pour pouvoir tirer des déductions certaines des apparences qui se présentent
à eux. Il y avait lieu de chercher un procédé d'observation plus direct. Il se présentait
dans l'emploi d'un collimateur parfait, ou mieux encore dans l'application de la méthode
que Foucault a nommée méthode d'autocoUimation et à laquelle il fait allusion dans la der-
nière phrase de sa Note sur le plan optique. Il l'avait imaginée pour se guider dans la
construction des lunettes astronomiques sans recourir à l'observation sur le ciel que les
circonstances atmosphériques rendent si rarement praticables. Elle lui offrait, toujoursà
sa portée, un point lumineux qui lui envoyait des rayons parallèles comme s'il eût été

4 . Note présentée è l'Académie des sciences le 28 février 4 870. Voir C. R. de VAc. des 5c., t. LXX,
p. 446.

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réellement situé à Tinûai. On sait d'ailleui*s que cette méthode lui a permis d'obtenir
des résultats d'une rare perfection.

La disposition employée est semblable à celle qui sert à la détermination du nadir
k Paide du bain de mercure. Un point lumineux est placé au foyer principal de l'objectif
qu'on se propose d'étudier et près de son axe, le faisceau de rayons parallèles auquel
son action donne naissance est reçu presque normalement par un miroir argenté aussi
parfaitementplan qu'il estpossiblede l'obtenir; les rayons reviennent donc sensiblement sur
eux-mêmes et, réfractés de nouveau par l'objectif, convergent vers un point très-voisin
de la source lumineuse dont ils donnent l'image. Si l'objectif est parfait, les rayons qu'il
a rendus rigoureusement parallèles sans aberration par sa première action, revenus vers
lui dans les mêmes conditions et subissant de nouveau son action, donnent un point
unique de convergence. L'emploi des procédés d'analyse du faisceau lumineux par le
microscope et le bord d'un petit écran constate cet état de perfection que" nous avons
admis. Mais si l'objectif est entaché d'aberration de sphéricité, par exemple, les rayons
deux fois réfractés engendrent une caustique dont l'étude permet de reconnaître
les régions de l'objectif sur lesquelles doit porter le travail des retouches qu'il y a lieu
d'exécuter.

Il faut remarquer que chaque petit pinceau élémentaire rencontre la surface de l'ob-
jectif pre^çwe exactement au même point à l'aller et au retour, de telle sorte que la caustique
définitive est engendrée par l'action deux fois répétée de la même portion de surface
sur les mêmes rayons, ce qui augmente la sensibilité et la sûreté de la méthode.

J'ai pu appliquer, avec les mêmes avantages, l'autocollimation à l'étude des miroirs
de télescopes pour m'assurer, d'une manière directe, de la perfection de Tétat de parabo-
licité de leur surface. Pour cela, un point lumineux étant placé au foyer principal de ce
miroir, je dispose un plan argenté et percé d'une ouverture centrale dans une position
telle, que les rayons qui émanent de la source, passant à travers l'ouverture de ce plan,
puissent librement atteindre tous les points de la surface du miroir à étudier. L'action
de ce'.ui-ci les rend parallèles, et, réfléchis presque normalement par le plan, ils
reviennent subir de nouveau la réflexion sur le miroir qui les fait converger en un
point voisin de la source ; l'analyse du faisceau réfléchi se fait alors avec facilité. La
réalisation de cette expérience demande quelque soin pour le centrage des surfaces
d'abord, et ensuite pour la détermination de la distance à laquelle il convient de placer
le miroir plan, afin que le faisceau ne soit, en aucune manière, entamé par lui, soit à
l'aller, soit au retour. S'il en était autrement, la surface ne pourrait être étudiée dans
toute son étendue, et le faisceau qui subit deux fois la réflexion presque normale sur le
verre non argenté du miroir à étudier, serait trop peu lumineux pour permettre un
examen sérieux.

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Lorsqu'on a égard aux couditions qui prëcëdeut, on se trouve en présence d'un
faisceau lumineux qui doit avoir un sommet unique, la caustique doit être réduite à un
point, ce que Texamen à l'aide du microscope ou de l'écran permet de constater ; et si
ce résultat n'a pas été complètement obtenu, les mêmes moyens permettent de recon-
naître la nature du travail à effectuer pour amener les apparences à être celles
qui conviennent à une surface parabolique parfaite.

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EXPÉRIENCE

SUR L'ACTION EXERCÉE PAR LE MOUVEMENT DE LA TERRE

SUR LES PHÉNOMÈNES LUMINEUX.

Nous avons trouve dans les papiers de L. Foucault les lignes suivantes, qui sont le
commencement d*une note ou d'un mémoire dont l'objet ne nous était pas connu, et
qui par elles-mêmes ne présentaient pas assez d'intérêt pour figurer dans le cours de
cet ouvrage. M. A. Cornu, professeur à TÉcole polytechnique, qui avait été en relations
intimes avec L. Foucault et à qui nous avons montré ces lignes, s'est rappelé une
conversation qu'il avait eue avec ce savant et dont il nous a donné la substance que
nous reproduisons ci- dessous, quelque incomplète qu'elle soit; nous donnons d'abord le
texte de L. Foucault:

a Dans toutes les expériences qui ont été proposées jusqu'ici pour comparer le
« mouvement de la terre avec la vitesse de la lumière, on découvre après coup des
« causes de compensation qui rendent le phénomène insensible. En sorte que le résultat
« négatif peut recevoir deux explications différentes, l'une fondée sur les causes de
c( compensation et l'autre qui se tire tout naturellement de la supposition que tous les
« phénomènes se passent entre milieux placés dans les conditions du repos relatif.

« Mais s'il était possible dinstituer une expérience à l'abri des causes de compen-
cc sation , cette expérience porterait conclusion lors même que le résultat en serait
« franchement négatif. Or, voici le cas qui s'est présenté à mon esprit :

« Les milieux transparents employés à réfléchir la lumière sont caractérisés par
« Tangle de polarisation maximum qui est en relation définie avec l'indice de réfraction.

(( Dans rétat de repos les angles observés sont les angles réels, mais si Ton fait
« intervenir le mouvement planétaire et qu'on adopte l'hypothèse de Fresnel, on trouve
« que les angles réels sont changés et que les angles apparents restent sensiblement les
« mêmes.

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— 562 —

« Od reconnatt effectiYement que dans aacune circonstance le moa?emeDt de la
a terre ne déplace Timage au foyer des lunettes. Pour ce qui est de Tétat de polarisation,
« comme Faction du milieu dépend des angles réels, il semble au premier abord qu'il
(( devrait y avoir une influence sensible sur les rayons réOéchis et réfractés. Hais, en
« restant ûdèle à l'hypothèse de Fresnel , on trouve qu'il existe une cause de compen-
« sation qui détruit l'effet de la variation d'incidence : elle provient de ce que la vitesse
c( de la lumière dans le milieu absolu diminue en même temps que Tincidence à la
(c surface d'entrée. Si donc on observait un phénomène sensible, le résultat serait en
« désaccord avec l'hypothèse de Fresnel. »

c( Si maintenant on examine ce qui en revient au rayon réfléchi on trouve un ré-
« sultat bien différent. »

Voici, d'après H. A. Cornu, l'idée de l'expérience qui paraît se rapporter aux lignes
précédentes :

On sait que l'angle de polarisation, par réflexion sur une surface transparente, varie
avec rindice de réfraction des radiations employées pour satisfaire à la loi de Brewster,
tang I a n. 11 en résulte un phénomène bien connu de ceux qui ont déterminé l'angle
de polarisation moyen d'un faisceau de lumière blanche en éteignant le faisceau réfléchi
par le passage à travers un prisme de Nicol convenablement orienté : Fextinction n'a
pas lieu pour toutes les couleurs simultanément ; il en résulte une frange irisée sur
laquelle les pointés sont très-incertains.

On peut rendre, parait-il, les pointés beaucoup plus exacts en achromatisant la
frange, c'est-à-dire en supprimant Tirisation de ses bords. On y parvient à l'aide d'un
prisme d'angle convenable calculé pour ramener au parallélisme les directions que la
dispersion sépare angulairement. Par raison de symétrie on peut faire porter la correction
moitié sur le faisceau incident, moitié sur le faisceau réfléchi, à l'aide de deux prismes
d'angle moitié moindre.

L'appareil était destiné à observer la variation hypothétique de Tindice de réfrac-
tion avec la direction du mouvement de la terre : un dispositif que L. Foucault n'a pas
indiqué à M. Cornu lui permettait de mettre en évidence un dèpointement de la frange
égal à quelques secondes d'arc.

Le résultat de l'observation fut négatif, parait-il, bien que la sensibilité de l'appareil
fût très-supérieure à la quantité à mesurer.

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APPAREIL RÉGULATEUR DE LA LUMIÈRE ÉLECTRIQUE

A RECUL ET A DÉTENTE ÉQUILIBRÉE (PL 7).

Le mémoire principal (page 322) donne une description suffisamment complète de
l'appareil (flg. 1 à 1) ainsi que de la modification représentée figure 5 pour qu'il soit
nécessaire d'insister davantage. Nous dirons seulement que la figure 1 représente
'élévation de l'appareil à l'échelle de 2/5, les figures 2 à 5 sont de grandeur naturelle;
la figure 2 représente une vue du mécanisme, la paroi antérieure étant supposée enlevée,
la figure 3 est une vue par-dessous. Nous croyons devoir faire remarquer en outre que
que pour plus de commodité dans la disposition des engrenages, le mobile d n'est pas
en relation directe avec le mobile c, mais que l'effet produit est le même puisqu'ils
engrènent l'un et l'autre avec la même roue 2. Ajoutons que l'axe satellite non désigné
spécialement dans le mémoire est représenté eu h h et que les deux roues qu'il porte sont
numérotées 6 et 7 engrenant respectivement avec 4 et 5.

La figure 6 de la planche 7 est la reproduction d'un croquis trouvé dans les papiers
deL. Foucault et qui, d'après M. Duboscq, est une seconde solution du problème résolu
par l'appareil reproduit en détail par les figures que nous venons de citer. L. Foucault
aurait proposé à M. Duboscq, au moment d'étudier le détail de la construction,
deux dessins sommaires dont Tua a été adopté et dont l'autre est celui que représente
la figure?. Voici comme il nous paraît que doit être interprété ce croquis qui, à la
netteté des traits près, a été reproduit avec la plus grande fidélité.

Un poids P est fixé à une corde enroulée sur le tambour a qui engrène en A avec
le mobile h par Tintermédiaire duquel le mouvement produit par la chute du poids se
transmet successivement aux mobiles c et d, tant que la rotation de ce dernier mobile
n'est pas empêché, comme nous allons le dire : une crémaillère reliée à a ou un fil
monté sur le tambour se mouvra donc dans le sens que détermine pour là rotation

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— 564 —

de a la descente du poids P. D'autre part, E est un barillet assez puissant qui, lorsque le
ressort se débande, tourne dans le sens de la flèche. Le mouvement se transmet aux
divers mobiles f, g, h et, par suite, à la roue H. L'axe commun des deux roues /i et H
n'est pas Oie : il est monté sur une pièce t A l constituant un levier coudé, mobile autour
du point g; lorsque cette pièce occupe la position indiquée par la figure, la roue H
n'engrène pas avec le pignon d; au contraire il y a engrènement lorsque la pièce k l
venant à se déplacer sous Faction de bascule de i ^ le point l se relève ; dans ce cas,
si rien ne s'y oppose, le mouvement du mobile h est communiqué à d et, comme il est
de sens contraire et que l'action du barillet est plus puissante que celle du poids P, les
divers mobiles d, c, b, a se meuvent dans le sens opposéj aux flèches : il y aura donc
recul des pièces en relation avec a, si le mouvement que nous avons indiqué lorsque
d était libre constituait une avance.

Il faut maintenant montrer comment, suivant les cas, l'appareil aurait pu rester en
équilibre, produire l'avance ou le recul suivant la force du courant, c'est-à-dire suivant
réioignement des charbons. Nous croyons que l'explication suivante peut faire com-
prendre ce fonctionnement. Le levier ki aurait été rattaché comme la tige S dans la
figure 1 à l'armature de l'électro-aimant de manière à être entraîné dans un sens ou
dans l'autre suivant Ténergie du courant : la pièce i étant portée vers la droite, les
roues d et H ne peuvent engrener, c'est le cas de la figure; cette dernière porte un
doigt q qui vient buter contre un arrêt fixe porté par la platine de l'appareil et empêche
les mobiles h, g, f, E de défiler; le mouvement du système a, b, c, d est possible au con-
traire. Si la pièce ki se rapproche de la verticale, la partie k l se rapprochera de
l'horizontale et fera mouvoir le système articulé m nop ayant un point fixe en o, la
pièce nop étant rigide; par suite de ce mouvement le doigt p entrera dans les échan-
crures de la roue D et empêchera cette roue et par suite le mobile d d'obéir à l'action
du poids P. On conçoit que d'ailleurs le mouvement qui a commencé à mettre en prise
p et D puisse être assez faible pour que Ueid n'aenit pas engrené et que le doigt q n'ait
pas été rendu libre; le système sera tout entier au repos. Mais si le mouvement de A i se
continue vers la gauche, kh se relevant le doigt q sera dégagé, la roue H entrera en prise
avec le pignon d, et si la liaison entre d et D est faite par Tintermédiaire d'un encli-
quelage, le mouvement de H sera communiqué au mobile d malgré l'action du doigt p
sur la roue D, et les mobiles d, c, b ei a prendront un mouvement inverse du précédent
et qui durera tant que ne se déplacera pas en sens inverse la tige k l sous l'action
d'une Vciriation inverse dans l'intensité du courant.

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APPAREIL A MOUVEMENT DE ROTATION CONTINU

ET

A MOUVEMENT DE TRANSLATION ALTERNATIF (PL 8.)

Nous igDoroDS complétemeat quelle était la destination de cet appareil dont H. J. Re-
gnauld, professeur à la faculté de médecine de Paris, possède le modèle construit sous
la direction de L. Foucault: nous n'avons rien trouvé qui pût s'y rapporter dans les
papiers de celui-ci et nous avons fait, auprès des personnes que nous espérions pouvoir
nous donner quelques renseignements spéciaui, dUnutiles recherches. Dans l'incerti-
tude, nous en donnons la description après celle des appareils de lumière électrique à
cause d'une certaine ressemblance avec la dernière disposition dont nous avons parlé

m

en ce qui concerne le changement de dircîction de mouvement.

Indiquons d'abord le fonctionnement général de l'appareil, nous ferons connaître
ensuite la combinaison qui permet d'atteindre le but proposé. Les diverses figures de
la planche 8 se rapportent à cet appareil : les figures 1, 2 et 3 représentent l'instru-
menta demi-grandeur; les figures 6 à 8 donnent, de grandeur naturelle, la représen-
tation des divers organes : dans ces diverses figures, les mêmes lettres se rapportent aux
mêmes parties. .

La roue T qui est folle sur son axe recevant un mouvement de rotation continu
d'un moteur quelconque, la tige AB prend également un mouvement de rotation con-
tinu en même temps qu'un mouvement de translation parallèle à son axe, de telle sorte
que chacun de ses points décrit une hélice : cette tige est terminée supérieurement par
une virole G qui devait porter la pièce, Toutil pour la mise en jeu duquel cet appareil a
été construit. De plus, lorsque la tige AB s'est déplacée d'une certaine quantité dans l'un
ou l'autre sens, le mouvement de translation est automatiquement renversé et, la rotation
ayant toujours lieu dans le même sens, la virole G reçoit ainsi un mouvement rectiligne
alternatif. D'ailleurs l'étendue de la course peut être limitée à volonté, comme, aussi,

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— 566 —

Ton peut établir des rapports variables entre les vitesses de translation et de rotation.

La roue motrice T, folle sur son axe, engrène avec la roue S lui communiquant
ainsi un mouvement de rotation continu auquel participe le cylindre cannelé F monté
sur Taxe de la roue S et solidaire avec celle-ci : les cannelures ont un profil de dents d'en-
grenage, et, en effet, le cylindre engrène avec la roue E montée sur un axe parallèle
qui n'est autre que la tige AB : celle-ci est mobile et peut glisser le long de son axe,
guidée dans son mouvement par les ouvertures circulaires pratiquées dans les platines
X X' et Y Y', et dans lesquelles elle est passée. Quelle que soit sa hauteur, la roue £ conti-
nuera à recevoir le mouvement de rotation par l'intermédiaire du cylindre F de manière
à tourner dans le même sens que la roue T.

Indiquons maintenant le dispositif qui communique à la tige A B son mouvement de
translation : au-dessus de la roue E, la tige AB porte deux collets G et G' entre lesquels
est engagée une fourchette DD' munie d'un galet destiné à diminuer le frottement; cette
fourchette est placée à l'extrémité d'une tige reliée à un cadre mobile autour d'un aie
horizontal NN' dont nous supposerons la position invariable jusqu'à nouvtl ordre; cette
même tige porte en I (6g. 7} un écrou dans lequel est engagée une vis qui règne sur la
hauteur de l'arbre H H, arbre qui a le même axe géométrique que la roue T, mais qui
est indépendant de celle-ci. Get arbre, comme nous allons le dire, tourne par suite de
la rotation du cylindre cannelé F et, suivant que la rotation s'effectue dans un sens ou
dans l'autre, l' écrou I est entraîné également dans un sens ou dans l'autre. Mais le
mouvement de translation de l'écrou étant communiqué à la tige dont il est solidaire et
par suite à la fourchette DD\ les collets G G' et, par suite, la tige A B et la virole parti-
cipent également à ce mouvement. Le sens du déplacement de ces diverses'pièces est le
même que celui du déplacement de l'écrou I ; mais le chemin parcouru est plus consi-
dérable.

Étudions maintenant le mode de transmission du mouvement du cylindre cannelé F
à la vis H H' et le dispositif employé pour faire changer le sens de la rotation de celle-ci.
A la partie inférieure, le cylindre cannelé F engrène avec la roue U ; l'axe de cette roue
n'est pas fixe, mais il est porté par l'un des bras d'un levier coudé abc dont le point fixe
coïncide avec l'axe du cylindre cannelé F : le second bras de ce levier bc (flg. i, 5 et 8)
supporte une roue V qui est de môme diamètre que U et engrène constamment avec
cette dernière ; le levier est commandé par la tige a de dont nous exposerons toutà Theure
le fonctionnement. Lorsque le levier coudé est dans la position représentée figure h et
figure 8, le mouvement de rotation du cylindre cannelé F est communiqué à lavis H par
l'intermédiaire de la seule roue U et la vis tourne alors dans le même sens que le cy-
lindre cannelé. Mais si, par suite de l'action de la tige ad, le levier coudé est déplacé et
amené à la position de la figure 5, le mouvement du cylindre cannelé F est transmis à la
vis H par les deux roues U et V : comme elles sont de même diamètre, les vitesses angu-

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— 567 —

iaîres de F et de H sont dans le même rapport que précédemment, mais les rotations
s'effectuent en sens contraires.

Le changement de position du levier coudé amène ainsi le changement de sens
de la rotation de la vis H et par suite le changement de sens du mouvement de transla-
tion de récrou I et de la tige AB; mais, d'autre part, c*est le mouvement de translation
qui commande le déplacement du levier coudé de la manière suivante : l'extrémité e de la
tige a de est articulée avec une branche d'un levier à trois bras efgh pouvant tourner
autour du point fixe f. L'extrémité h, par l'intermédiaire de la bielle hi, est reliée à un
ressort ik qui maintient le levier dans chacune des positions extrêmes qu'il peut occuper
jusqu'à ce qu*une action directement appliquée en g le fasse passer à l'autre position. Cette
action est transmise par la tige II' qui est guidée d'autre part dans la platine XX' et dans
laquelle elle passe; sur cette tige, deux vis de pression m,m' permettent de fixer à
diverses hauteurs des taquets mobiles n,n'. Un doigt K, porté par le cadre mobile qui est
relié à Técrou I, se meut entre les taquets et peut venir les toucher dans son mouvemen
et presser sur eux assez fortement pour les entraîner malgré l'action du ressort ik. On
peut alors comprendre l'action de ces pièces : supposons que, par suite de la rotation de
la vis H, l'écrou I descende entraînant dans son mouvement la tige AB, le cadre mobile
et le doigt K qui y est fixé : lorsque ce mouvement aura été continué pendant un certain
temps, ce doigt viendra appuyer sur le taquet inférieur n', et, continuant à descendre, le
forcera également à s'abaisser entraînant la tige H'; au moment où la pression sera suf-
fisante pour vaincre l'action du ressort ik la tige //' s'abaissera, le bras fe du levier triple
se déplacera entraînant la tige ea, et celle-ci agissant sur le levier coudé a6c fera changer
le mode d'engrènement des roues U et V et, par suite, le sens de rotation de la vis. Aus-
sitôt le mouvement de l'écrou deviendra ascendant ainsi que celui de toutes les pièces
qui y sont reliées, cadre mobile et tige AB, jusqu'à ce que le doigt K vienne rencontrer
le taquet supérieur n et que le même effet se reproduise en sens conti^aire. La distance
des deux taquets n et n' limite par suite l'étendue du déplacement de la tige A fi dans l'un
et l'autre sens.

Nous avons dit enfin que l'on pouvait faire varier le rapport des vitesses de translation
et de rotation de la tige AB. La vitesse de rotation de AB, ainsi que celle de la vis, dé-
pend uniquement de celle de la roue motrice T, les transmissions se faisant par des par-
ties invariables; quant à la vitesse de translation, elle dépend de celle de l'écrou I et de
leurs distances respectives à Taxe de rotation du cadre mobile. La translation de l'écrou
est liée invariablement à la vitesse de la roue motrice T, mais les distances peuvent
varier, l'axe du cadre pouvant se déplacer. Ce cadre LL'MM' porte en effet sur chacun
des deux côtés LM et L'M' une coulisse dans laquelle passe un bouton N,N' ; mais ces
boutons sont eux-mêmes portés par deux bielles N 0,N'0' tournant avec l'axe 00' qui se
meut entre des coussinets fixés sur la plaque métallique sur laquelle repose le système

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— 568 —

entier; les bielles N PO, N'P'O' sont elles-mêmes mues par la pièce deux fois reconrbëe
PQP'Q' que l'on pouvait sans aucun doute fixer à telle position que l'on Toulait en
plaçant le bouton R dans un cran d'arrêt dont il ne reste pas trace. Ajoutons que ce
bouton est taraudé et peut par suite se déplacer le long de la tige filetée, de telle sorte
que le bouton étant dans le cran d'arrêt il était possible, sans interrompre la marche de
la machine, d'agir sur la position des points N et N' et par suite de modifier le rapport
des vitesses de translation et de rotation de la tige AB.

Ajoutons que des ressorts placés en diverses positions et sur lesquels il n'est pas
nécessaire d'insister assurent la fixité momentanée de diverses pièces mobiles.

On voit que cet appareil répond bien à dés indications diverses et dont renoncé qae
nous avons donné au début est assez complexe; nous n'avons pu deviner à quel usage
ces conditions peuvent être utiles. Ajoutons que nous ignorons même quelle devait être
la véritable position de cet appareil ; il est placé aujourd'hui comme il est représenté
dans la planche 8 ; mais des trous pratiqués dans la plaque métallique qui supporte le
tout permettent de supposer qu'il avait une autre situation, soit que la tige AB fût alors
horizontale, soit qu'elle fût verticale, mais la virole G étant alors placée à la partie
inférieure.

La figure 1 représente une vue de face de l'appareil ; la figure 2 est l'élévation laté-
rale, et la figure 3 est une vue par-dessus, la virole G étant supposée enlevée.

La figurée montre le détail d'élévation latérale de la communication de mouvement
de la roue motrice T à la tige AB par l'intermédiaire du pignon S et du cylindre cannelé F.

La figure 7 est une coupe horizontale faite au-dessous du collier G' et montrant la
communication du mouvement de translation à la tige B par l'intermédiaire de l'écrou I
et de la fourchette DD'.

Enfin la figure 8 représente une coupe horizontale faite au-dessus du levier triple egi
et donnant la.disposition de la transmission variable du mouvement du cylindre cannelé F
à la vis H : les figures & et 5 permettent de suivre les deux états extrêmes qu'il y a à
considérer.

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569 —

INTERRUPTEUR A MERCURE,

M.Lissajous, à qui nous devons plusieurs renseignements intéressants sur les travaux
de L. Foucault, nous a dit que celui-ci se proposait d'appliquer un interrupteur double
à rétude de diverses questions se rattachant à Tinduction: il nous a indiqué, et M.Worms
de Rofflilly nous a fourni d'autre part la même indication, une disposition qu'il a appli-
quée, mais sur laquelle nous n'avons trouvé aucun autre renseignement. Les deux inter-
rupteurs étaient placés d'un même côté du centre d'oscillation, mais le plus éloigné était
porté par un ressort et, par suite de la flexion, entrait dans le mercure et en sortait
plus tard que celui qui était ûxé directement à la tige rigide. On faisait varier la diffé-
rence de phase en allongeant ou en raccourcissant le ressort, qui pouvait être arrêté à
tel point qu'il paraissait convenable sur la tige rigide.

Pour évaluer le retard, la différence de phase qui s'établissait, les deux interrup-
teurs étaient reliés par un système de bielles articulées telles qu'un point de Tune décri-
vait des courbes analogues aux figures acoustiques de Lissajous; en plaçant en ce point
une perle métallique sur laquelle tombait un faisceau de lumière, on voyait se dessiner
une courbe lumineuse dont la forme faisait connaître la différence de phase.

Nous ignorons si des expériences suivies ont été faites et si même Fappareil a été
construit complètement : nous n'avons rien pu trouver sur cette question dans les papiers
de L. Foucault.

72

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— 570 —

DÉMONSTRATION DU MOUVEMENT DE ROTATION DE LA TERRE

AU MOYEN DU PENDtLB.

Les divers mémoires que nous avons publiés donnent des détails assez drconstao-
ciés sur Texpérience du pendule telle qu'elle a été faite au Panthéon. Nous n'avons pas
trouvé d*indications particulières dans les papiers de L. Foucault; mais nous devons à
M. Lissajous de pouvoir indiquer un mode de suspension qui lui paratt se rapporter à
cette mémorable expérience (flg. 31). Sur un épais plateau en chêne fixé au-dessus de

if)

:/

Fig. 31.

la voûte du dôme on fixait une plaque d'acier (/ à Faide de vis passant dans qualité trous
disposés à cet effet; celte plaque présente au centre une ouverture dans laquelle on in-
troduit un bouchon de suspension a qui s'y adapte exactement. Ce bouchon est une
filière dans laquelle passe un fil d'acier de 0",00128 de diamètre, dont rexti:émité qui n'a
pas traversé la filière est fixée à l'aide d'une vis. Le fil /* a une longueur de 0'>12 environ et.

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— 571 —

h son extrémitë infërieuret il porte une garniture à vis 6 à laquelle s'adaptait une auti*e
pièce portant la seconde partie du fll de suspension dont le diamètre atteignait 0",00178.

D'après M. Lissajous, ce fll flexible qui devait offrir la même résistance à la flexion
dans tous les sens était retouché localement par L. Foucault qui n'a laissé aucune indi-
cation à ce sujet.

La rupture du fll de suspension se produisit une fois & la partie supérieure ; le fll
descendit en tournoyant de cette hauteur de 67 mètres et il eût pu occasionner des acci-
dents; il fallut d'ailleurs rétablir à nouveau la suspension. Pour éviter qu'un pareil fait
pût se reproduire, L. Foucault flt établir un parachute dont nous avons trouvé les élé*
ments chez M. Dumoulin-Froment qui a bien voulu les mettre à notre disposition.

Au-dessous de la plaque d'acier ci-dessus décrite et suspendue par trois brides se
trouve une autre plaque h percée d'une ouverture circulaire dont le diamètre est plus
grand que la plus grande course que puisse faire le fll de suspension à cette faible dis*
tance du point d'attache. Le fll suspenseur f est rattaché à la tige d'acier f par une
garniture en bronze c portant un écrou dans lequel pénètre le bouchon à vis b décrit
plus haut et présentant une base plus large que l'ouverture circulaire d; cette garniture
est placée à 1 ou 2 millimètres du support et ne gène en rien l'oscillation du pendule*
Mais si la rupture se produit, elle doit avoir lieu dans la partie supérieure du fll d'acier
de suspension f dont le diamètre est le plus faible et qui se trouve le plus fatigué par
les flexions auxquelles il est soumis ; dès lors le système tout entier est arrêté dans sa
chute au moment où la garniture arrive au contact du support et avant qu'il ait pu
prendre assez de vitesse pour qu'un arrêt brusque soit susceptible d'amener la rupture
du fll principal.

Nous n'avons pu savoir d'ailleurs si cette disposition simple a produit l'effet que Ton
pouvait en attendre, car nous n'avons entendu parler que de la rupture qui décida
L. Foucault à faire établir ce système.

L'expérience du Panthéon a été répétée, au mois de mai 1851, dans la cathédrale
de Reims, par M. Maumené qui l'a reproduite en juin 1868 dans la cathédrale d'Amiens.
H. Maumené a bien voulu nous communiquer les renseignements suivants sur ses
expériences dont la première surtout, à cause de sa date et des indications qui avaient
été fournies parL. Foucault, est particulièrement intéressante.

Le fll de suspension avait à Reims une longueur de 40 mètres environ *, il était con-
stitué par une corde de piano en acier; la masse du pendule était une sphère de plomb
de 19^^,8. L'amplitude des oscillations atteignait au départ 6'",50 et dès la première
oscillation le déplacement, évalué à l'aide de monticules de sable, comme cela avait
lieu au Panthéon, était appréciable (plus de 1 millimètre).

Le fll de suspension n'avait pas été choisi d'une manière spéciale et n'avait subi
aucune retouche; mais, sur les indications de L. Foucault (qui, paratt-il, avait employé oe

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— 572 —

syslëmeau Panthéon), ce fil fut, pendant une semaine environ, soumis à des oscillations
dans toutes les directions ; le travail moléculaire résultant de ces oscillations forcées
dans tous les azimuts paraît avoir donné au fil une grande symétrie au point de vue de
l'élasticité. Le mode de suspension était fort simple : il consistait en deux mâchoires
verticales présentant chacune une rainure, et entre lesquelles le fil était pincé et serré à
Taide de vis de pression. La masse pesante avait été obtenue par un procédé très-ingénieux :
du plomb pur (25 kilogrammes environ) ayant été amené à la fusion fut versé dans un
ballon en verre que Ton venait de placer dans un bain de sable chauffé au rouge ; une tige
de fer avait été placée suivant l'axe du col; l'opération réussit parfaitement, et après le
refroidissement qui dura fort longtemps, on trouva une masse à très-peu près sphérique
à laquelle on donna la forme définitive en la mettant sur le tour.

Ces diverses pièces existent encore en la possession de M. Maumené, qui a bien voulu
se mettre à notre disposition pour nous fournir les explications que nous venons de
résumer*.

Ajoutons que la grandeur de la déviation a été trouvée conforme, dans ces deui
séries d'expériences, à ce qu'indiquait la loi énoncée par L. Foucault.

L'expérience du pendule fut répétée lors de l'Exposition de 1855. Dans le but de
faire durer l'expérience plus longtemps et de permettre à un plus grand nombre de
personnes de voir nettement la déviation du plan d'oscillation, sans qu'il fût nécessaire
de lancer le pendule à plusieurs reprises dans une même journée, L. Foucault imagina
un appareil destiné à entretenir ce mouvement, dont il a été donné déjà (page 389) une
description abrégée et que nous décrivons d'une manière plus complète ci-après.

ENTRBTRNEUR ÉLEGTRIQUK

DU MOUVEMENT DU PENDtJLE (PI. 9 et 10).

En cours de publication, et après avoir donné le texte de la description de cet appareil
d'après le Traité de de La Rive, nous avons eu connaissance d'un modèle plus complet dont
nous avons fait reproduire les dessins. Nous donnons ci-dessous le dessin schématique
de l'appareil primitif en renvoyant, pour l'explication, au texte inséré ci-dessus (page 389 ).

4 . Pour la description pittoresque des expériences de M. Maumené on peut se reporter aux jour-
naux suivants : la Concorde, journal de la Champagne, 21 mai 1851; le Mémorial (f Amiens, 10 mai
1868; et le Journal d'Amiens, i*' et 2 juin 1868.

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— 573 -

Fîg. 32.

Nous allons maintenant décrire l'appareil représenté dans son ensemble dans la
plancbe 9 et dont la planche 10 fait connaître les principaux détails, et nous en expli-
querons le fonctionnement.

L'appareil comprend deux électro-aimants placés sur la même verticale : l'un d'eux
£' est fixe et repose sur la base de l'appareil; l'autre Ë repose sur un ressort R dont une
extrémité s'appuie sur le cercle A B de l'appareil par l'intermédiaire de la garniture à
vis C, qui permet le réglage de la tension du ressort R. Le mouvement de cet électro-
aimant est guidé verticalement par des galets G placés sur un bâti porté par les co-
lonnes D; la course est limitée inférieurement par une vis F contre laquelle bute un
taquet fixé à l'électro-aimant E. Cet électro-aimant porte une tige métallique 1 qui
prolonge inférieurement son npyau jusqu'au-dessous du cercle AB et qui est guidé par
la bielle L; de plus une lame métallique circulaire M percée en son centre pour livrer
passage à la tige I est placée au-dessous de l'électro-aimant par l'intermédiaire d'un
support isolant N : cette lame est affaiblie vers son point d'attache de manière à pouvoir
osciller avec facilité.

La tige 1 porte vers sa partie inférieure une lame de ressort a o! qui repose sur un
corps isolant (dans ces planches les corps isolants sont caractérisés par des hachures
verticales équîdistantes) ; lorsque l'électro-aimant E descend avec la tige I, cette lame
vient toucher une vis h fixée à la colonne H par Tintermédiaire d'une lame d'ivoire ;
cette vis est en communication par un fil avec la poupée h\ et d'autre part un fil réunit

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— 574 —

la lame mobile ao! au point fixe c auquel aboutit le fil de Télectro-aimant E'. Une pièce
métallique doublement recourbée P, dont on voit le détail dans les figures 6 et 8 de la
planche 10, est fixée à l'extrémité inférieure de la tige I : elle se termine par une vis à.

Deux leviers mobiles sont placés au-dessus de Télectro-aimant E'; leurs axes de
rotation sont placés suivant la même droite xx\ mais ils sont indépendants. Le pi*emier,
équilibré parle contre-poids Q, est mis 6n mouvement par la tige I qui le soulève par
l'intermédiaire de la vis d venant s^appuyer sur la palette t\ il redescend sous l'action
de son propre poids lorsque rien ne s'y oppose, et alors la palette «' vient s'appuyer
sur la borne métallique /*. Le second levier, qui est représenté en perspective figure 9,
planche 10, est soumis à Taction du ressort R' qui tend à le relever; il est arrêté dans
son mouvement ascendant par le taquet S. D'autre part, lorsque le courant passe dans
rélectro-aimant E', celui-ci attire la plaque de fer doux T qui est reliée au levier et qui
tend à faire descendre celui-ci; mais cette action est réglée et ralentie par la disposition
suivante: un doigt termine le levier U et s^engage dans une roue à rochets, qui, par Fin-
termédiaire de roues dentées et de pignons fait tourner un volant V qui crée une ré-
sistance par sa rotation dans l'air, résistance réglée à l'avance. Ajoutons que la plaque T
porte latéralement une broche Y contre laquelle s'appuie le levier précédent qui peut
dès lors monter indépendamment de celui-ci, mais qui ne saurait descendre plus vite.

Indiquons maintenant l'ordre des communications électinques. Le pôle positif de la
pile aboutit à la borne gf; de celle-ci partent deux conducteurs : l'un gi amène l'électricité
dans l'électro-aimant E\ l'autre arrive à la poupée A; d'où un fil enroulé en hélice conduit le
courant en {dans le fil de l'électro-aimant E; l'autre extrémité de ce dernier fil est en com-
munication avec le noyau, et par suite le courant entré en I sortira finalement à la vis é.

Deux autres fils ma, mn* sont fixés à l'électro-aimant : le fil m'ri commence A la
borne m' qui communique invariablement avec le point c et par suite avec l'électro-
aimant E^ et Qnit à la lame isolée n'y l'autre va de la pièce symétrique n à la borne m:
cette pièce n est en contact métallique avec la lame M qui au repos s^appuie sur la vis
isolée 0, mais qui, lorsqu'elle est attirée, vient s^appliquer contre n' et par suite permet
le passage du courant de n' en n.

Enfin, les trois poupées h\ feim sont reliées par des conducteurs à la borne hvd Ton
adapte le fil aboutissant au pôle négatif de la pile.

Trois courants distincts peuvent exister dans cet appareil ; nous allons les indiquer
en signalant en même temps les conditions dans lesquelles ils peuvent avoir lieu.

Le premier 1 suit le trajet g kl, passe dans le fil de l'électro qu'il rend actif, suit la
tige I, sort par la vis d, traverse le levier ee', arrive à la borne f d'où il se rend en ^ et à
la pile. Pour qu'il puisse se produire, il faut qu'il y ait contact en de et en e'f, ce qui ne
peut avoir lieu si le levier est soulevé suffisamment par la vis d, ou si celle-ci étant
redescendue il reste maintenu par la broche Y de l'autre levier.

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— 575 —

Le second 2 et le troisième courant 3 passent par le conducteur gi, traversent en-
semble rélectro E' pour sortir en c; le second courant 2 suit le fli ca', la lame a'a jus-
qu'à la yis b et de Ik se rend à la borne extrême h par le flI bb' et le conducteur b'h.
Il peut exister s*il y a contact entre la lame a a' et la vis 6, c'est-à-dire si Télectro-aimant
E est à la limite inférieure de sa course.

Le troisième courant 3 passe de c en m' et de là en n' à la surface de F électro-aimant E ;
il traverse la lame M, sort en n, suit le flI nm et se rend à la borne h. Il ne peut exister
que si la lame M est attirée par Télectro £ , c'est-à-dire que si celui-ci est en action,

L'électro-aimant E est en action lorsque passe le courant 1 seulement ; Télectro-
aimant E' est aimanté sous l'influence soit du courant 2, soit du courant 3.

Supposons maintenant que le système fonctionne pendant que le pendule oscille et
considérons-le un instant avant que celui-ci arrive à la verticale : l'électro E est à sa
position inférieure, le courant 1 passe, l'électro E est aimanté et attire le pendule; les
courants 2 et 3 passent à la fois, l'électro E' maintient la plaque de fer doux au contact
malgré l'action du ressort R'.

Le pendule arrive à la verticale : par suite de son noyau de fer doux il agit sur l'élec-
tro E qu'il attire et soulève, le courant 1 cesse immédiatement de passer, l'électro E cesse
d'être aimanté, il n'agira donc pas sur le pendule pendant la période ascendante de son
oscillation. En même temps le courant 3 ne passe plus, puisque la lame M n'est plus attirée,
et pendant que l'électro E est soulevé le courant 2 ne passe pas, puisque le courant a été
rompu en a6 : l'électro E' cesse d'agir et le ressort antagoniste R' soulève le levier UU'.

Presque aussitôt l'électro-aimant retombe ; par suite le contact a 6 est rétabli, et
l'électro-aimant E' attirant le levier U U\ celui-ci tend à descendre ; mais à cause du volant V
ce mouvement est assez lent pour qu'il ne soit terminé que lorsque le pendute com-
mence sa demi-oscillation descendante; pendant ce mouvement le levier Qe doit suivre
le mouvement de UU' et par suite le courant 1 ne peut s'établir. L'électro E ne com-
mence donc à attirer le pendule que lorsque celui-ci a entamé son oscillation descen-
dante, ce qui est une condition essentielle.

De cette étude de la marche des courants il résulte que la lame élastique a a' et le
cercle métallique M agissent l'une et l'autre comme rbéotomes, et que de leur action
dépend celle de l'électro E'. Il semble au premier abord que l'un de ces deux organes
est inutile et que, comme dans le modèle primitif, la lame aa' peut sufûre. Nous n'avons
pu obtenir de renseignements précis sur le rôle de la lame M qui parait presque cer-
tainement avoir été ajoutée après coup ; il serait possible que son action fût seulement
d'empêcher la cessation brusque du courant dans E' lors du soulèvement de la lame aa'
par la tige I: l'action du magnétisme rémanent étant de prolonger un peu le contact de
la lame M après la cessation du courant en E, le levier UU' ne pourrait pas obéir aussi
rapidement à l'action du ressort antagoniste.

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— 576 —

D'autre part, chacun des deux rhéotomes suffisant pour faire fonctionner l'appareil
(nous avons pu le vérifier grâce à l'obligeance de M. G. Tresca), peut-être n'y a-t-ilJà
qu'une garantie pour assurer que le contact pourra passer dans Télectro E, même lors-
que, pour une raison quelconque, le contact ne serait pas bon à la partie inférieure.
Nous n'avons pu trouver nulle part trace du but que s'est proposé L. Foucault par
cette disposition complexe.

La figure 1 de la planche 9 est une élévation latérale de l'appareil; la figure 2 repré-
sente une coupe horizontale faite au-dessous de la base AB en supposant enlevées la
tige I et les diverses pièces mobiles P, L, aa! qui s'y rattachent.

La figure 1 de la planche 10 montre par côté le détail de la plaque M et des contacts
métalliques que l'on voit d'autre part figures 2 et 3. La forme exacte de la lame est
indiquée figure 4. La figure 6 montre schématiquement la lame élastique ao! et le
contact 6 ainsi que la pièce P dont on voit le plan figure 8, et la bielle L qui guide le
mouvement dont le plan est indiqué figure 7. Enfin la figure 9 montre en perspective
l'armature de Télectro-aimant E' ainsi que les pièces qui y sont reliées.

GYROSCOPE (PI. 11 et 12),

Nous n*avons aucune indication spéciale à ajouter à ce qui se trouve expliqué dans
les mémoires originaux (page ^06), et nous devons nous borner à donner l'explication
des planches 11 et 12.

Dans ces planches les mêmes lettres représentent les mêmes parties de l'appareil.

a, tore en bronze ou gyroscope proprement dit'.

h h\ cercle qui sert de support au tore.

c, c', tourillons fixés à ce cercle.

dd', cercle vertical sur lequel repose le cercle cc\

e, e', échancrures pratiquées dans le cercle àd! aux extrémités du diamètre hori-
zontal.

/",/•, fourchettes qui servent à caler les couteaux;,/ fixés au cercle hV et qui sont
mues à l'aide des chevilles saillantes /i, h\

g, demi-cercle vertical fixe servant de support à l'appareil.

i, t, plans d'acier horizontaux montés dans les échancrures c, e\ et sur lesquels
peuvent s'appuyer les couteaux d'acier ;,/, fixés au cercle bb' par les tourillons c et c\

/c, pièces portant des divisions en dixièmes de degré.

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— 577 —

kl, k\, pièces entaillées vissées invariablement sur le cercle dd' et permettant de le
fixer en le rendant solidaire du cercle g par Tinlermédiaire de la came excentrique l
portée par le cercle g.

m, bouton de suspension du fil supportant le gyroscope.

n, tube évidé dans lequel passe le fil de suspension.

0, crochet auquel est attaché le fil de suspension.

p p', collets dans lesquels passent les extrémités de Tax^ vertical du cercle dd' : le
collet p est muni d'une vis qui lui permet de produire un serrage suffisant pour em-
pêcher la rotation du cercle d d\

q, q\ écrous servant à fixer Taxe du gyroscope a.

r, pignon monté sur cet axe et qui lui communique un rapide mouvement de
rotation quand, le système étant fixé sur le rouage moteur, on met celui-ci en action à
l'aide de la manivelle x,

s, s', s", $"\ verrous servant à maintenir le gyroscope sur le rouage moteur pendant
qu'on fait tourner celui-ci.

1, (', supports de fer de 6 h' pendant que Ton communique au gyroscope le mou-
vement de rotation.

tt u', u v\ vis plongeantes servant à amener le gyroscope à Tétat d'équilibre
indifférent autour de Taxe jj".

Planche 11.

Fig. 1. — Élévation de l'appareil tout monté.

Fig. 2. — Vue par-dessus du rouage moteur.

Fig. 3. — Élévation du rouage moteur, les deux verrous antérieure s" et s'" étant
supposés enlevés.

Planche 12.

Fig. 1. — Extrémité supérieure du tube de suspension.

Fig. 2 et 3. — Collier servant à fixer le tourillon supérieur du cercle vertical d d' :
fig. 2, vue par-dessus; fig. 3, vue de côté.

Fig. 4 et 5. — Partie du cercle dd' montrant la disposition des échancrures laté-
rales e, des fourchettes f, du plan d'acier t, de l'arc divisé k et de la pièce entaillée fc, ;
fig. 4, vue latérale extérieure ; fig. 5, vue de face.

Fig. 6. — Coupe du tore ou gyroscope proprement dit.

Fig. 7. — Vue par-dessus du tore et du cercle b qui lui sert de support direct.

Fig. 8. — Vue de côté du tourillon c et du couteau j fixés au cercle 6.

Fig. 9. — Vis plongeantes.

Fig. 10. — Coupe horizontale du tube évidé n qui sert de support au fil de suspension •

Fig. 11, 12. — Partie du cercle d montrant la disposition des fourchettes /• et de la
pièce entaillée /c\; fig. 11, vue latérale intérieure; fig. 12, vue de face.

7S

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— 578 —

Fig. 13, U et 15. — Partie du support g montrant la disposition de la came excen-
trique* et ses relations avec la pièce entaillée ft'; fig. 13, vue de face; fig. H, coupe
horizontale ; fig. 15, vue latérale intérieure.

Fig. 16. — Microscope monté sur un support pour observer les divisions tracées
sur la pièce*'. Ce microscope, que Ton doit approcher très-près de l'arc gradué, présente
une disposition spéciale pour produire Téclairementdes divisions; le corps de l'appareil
est entaillé latéralement et donne passage à un faisceau lumineux qui se réfléchit sur
un miroir z incliné et percé en son centre, pour donner un passage aux rayons qui
doivent former l'image de la mire dans le microscope.

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— 579 —

HÉLIOSTAT (PI. 13).

Le grand modèle d'béliostat que représente la planche 13 diffère assez peu du mo-
dèle décrit précédemment (page 627) pour qu'il ne soit pas nécessaire d'en donner une
description détaillée et qu'il suffise de donner une explication sommaire des figures.

La figure 1 représente une élévation latérale de l'ensemble de l'héliostat ; la figure 3
représente la partie principale du plan. Le miroir M, dont on voit la demi-projection
(Qg. 6), est porté au sommet d'une colonne V terminée en fourche S à sa partie supérieure ;
il repose sur un disque Q par Tintermédiaire de trois galets G : le disque Q est mobile
autour de tourillons et le mouvement lui est communiqué par la tige normale FF. Un
rouage moteur contenu dans le bâti B, par l'intermédiaire d'un pignon et de la roue
d'angle H, fait tourner l'axe XX qui porte le cercle de déclinaison AA auquel est liée la tige
NN' qui d'une part, à l'aide d'un manchon, entraîne la tige FF et dont l'autre extrémité
glissant dans la coulisse £ (que l'on voit par-dessus dans la figure 5), maintient la grande
dimension du miroir dans le plan d'incidence. Le cercle de déclinaison tourne autour
du point G et peut être fixé dans la position convenable à l'aide de la vis de serrage d;
on voit, dans la figure k, l'autre face de ce cercle et l'on y distingue en a le trou circu-
laire dont l'image doit se faire k la croisée du réticule b pour que Tappareil soit bien
orienté.

La colonne V qui porte le miroir est portée sur une pièce mobile glissant sur un arc
métallique et tournant autour de Taxe vertical I : le mouvement est communiqué à cet
ensemble par l'intermédiaire du cercle denté D et du pignon P : un niveau sphérique K
permet de s'assurer de l'horizontalité de la base de Théliostat.

Les figures 2 et 2 ^t5 monti^ent à une grande échelle le détail de la colonnç qui sert
de support : la tige centrale T est invariablement fixée sur la base; la fourche S est por-
tée par un manchon V centime sur cette tige et pouvant tourner autour de son axe lors-
qu'elle y est sollicitée par l'action de la tige normale FF. Ce manchon repose sur un
cylindre taraudé L qui est en prise avec la vis taillée à la base de la tige T, de telle sorte
que, en faisant tourner ce cylindre L dans un sens ou dans Tautre, on fait monter ou
descendre de petites quantités la fourchette S et le centre du miroir. Enfin, à la partie
supérieure, on voit en R le ressort bandé dont l'action, ainsi qu'il est expliqué au mémoire,
aide à l'appareil à franchir les passages difficiles.

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— 580 —

SIDÉROSTAT (PI. U et 15).

L'idée qui avait conduit L. Foucault à construire le sidérostat! a été signalée précé-
demment (page 632) et il n'y a pas lieu d'y revenir; nous devons seulement Ici nous
borner à donner quelques détails sur l'appareil tel qu'il a été construit par M. Eichenset
qu'il a été décrit par M. C. Wolf dans les Annales scienti^ques de F École normale supé-
rieure *.

Le principe géométrique est le même que celui du grand héliostat ; mais, destiné à
l'observation des astres entre le pôle et l'horizon sud, Tinstrument, à l'inverse des
héliostats, renvoie les rayons du nord au sud dans le plan du méridien ; aussi le miroir
est-il placé à l'extrémité inférieure de l'axe horaire.

La direction du rayon réfléchi, qui est donnée par la ligne qui joint l'extrémité de
Taxe horaire au milieu de Taxe horizontal autour duquel tourne le miroir, est inclinée
à 10« au-dessous de l'horizontale, dans le but de permettre l'observation des astres très-
voisins de l'horizon sud, par-dessus la lunette qui doit être jointe au sidérostat.

L'appareil présente à considérer, indépendamment de son support, trois éléments
essentiels : le miroir et sa monture, l'axe polaire, et le mécanisme qui établit la liaison
de cet axe avec le miroir, enfin le moteur et le régulateur.

Les planches U et 15 représentent l'appareil et les détails divers qui s'y raltactent,
ainsi qu'il suit :

PI. Ift. — Fig. 1, élévation latérale; flg. 2, vue de face du miroir et coupe verticale
du support; flg. 3, coupe du miroir.

PI. 15. — Fig. 1, élévation de la tête de l'axe polaire; flg. 2, vue par-dessus de la
transmission de mouvement; flg. 3, coupe et élévation latérales de l'axe polaire, mon-
trant le mouvement de rappel du cercle de déclinaison; fig. 4, vue de face de la four-
chette directrice; fig. 5, vue par-dessus du cercle de déclinaison et de la transmission
de mouvement; fig. 6, plan général du support du sidérostat.

Dans ces diverses figures, les mêmes lettres se rapportent aux mêmes objets.

L'appareil repose sur un socle en fonte porté par trois vis calantes U, U' U", avec
deux niveaux rectangulaires et mouvement de réglage en azimut, le galet sur lequel
s'appuie l'une des vis étant muni d'une coulisse mobile à l'aide d'une vis à tête. NN est
un support en fonte mobile autour d'un axe vertical et dont la rotation est facilitée par

1. 2« série^ t. I, p. 51. — Voir aussi C. R. de l'Académie des sciences, t. LXÏX, page 1124.

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— 581 —

rinterposition de trois galets G qui roulent en tournant entre la base et le plateau P.
A l'autre extrémité se trouve le moteur au-dessus duquel est une pièce horizontale F P
portée par trois colonnes 0 et sur laquelle est ûxée la monture qui porte l'axe polaire.

H est le miroir de 0",30 de diamètre sur 0*,05 d'épaisseur; il a été fondu à Saint-
Gobain et travaillé par M. Ad. Martin ; il est fixé dans le barillet Q à l'aide de trois ta-
quets extérieurs t contre lesquels l'appuie un ressort à trois branches h. Le miroir est
porté par Taxe horizontal xx au sommet du montant N : la queue directrice est solide-
ment ûxée à la partie inférieure de ce barillet, elle est constituée par un tube creux.

L'axe horaire XX^ en acier, est maintenu dans une position invariable dans des cous-
sinets ûxés aux montants TT; cet axe se prolonge par une pièce en bronze g qui fait
corps avec lui et qui sert de support au cercle de déclinaison dd qui est réduit à un peu
plus de la moitié pour ne pas gêner le miroir dans son mouvement; il porte, suivant un
diamètre, à l'aide de deux colliers/, la queue l de la fourchette directrice en aluminium
f qui va guider la tige directrice du miroir S. La liaison de ces deux pièces se fait à l'aide
du manchon m que Ton a fait assez long, mais dont la surface frottante est réduite à
deux colliers conservés à ses extrémités.

Le cercle de déclinaison est divisé en tiers de degré et porte un vernier 6 qui donne
la minute. A la partie supérieure. Taxe horaire porte un cercle H H divisé en 24 heures,
concenlriquement auquel tourne un cercle alidade VV sur lequel se trouvent deux
verniers donnant les 2 secondes de temps; ce cercle est monté sur un manchon mobile
autour de Taxe dont on fixe la position i\ l'aide d'un bras I qui est maintenu entre deux
vis butantes : on peut régler les verniers de manière à faire marquer 0"» O" 0' au cercle
horaire lorsque la réflexion se fait dans le plan du méridien. Le mouvement du moteur R
est communiqué par une tige verticale et par l'intermédiaire de roues d'angle et d'une
vis sans fin à la roue K : sur l'arbre de celle-ci est monté un pignon a^ de 18 dents, qui
engrène avec une roue A^, de 200 dents, folle sur Taxe, mais pouvant être rendue soli
daire du cercle horaire H à Taide de la pince P : lorsque celle-ci est serrée, le mouvement
du moteur est donc transmis à l'axe horaire et par suite au cercle de déclinaison.
Diverses autres roues existent encore, folles sur Taxe; nous en indiquerons l'usage plus
loin.

Le rouage R qui communique le mouvement à Taxe est placé sous une cage à parois
de glace dans le pied même de l'instrument : il est mis en mouvement par un poids qui
descend dans un puits à travers un trou percé dans le pilier de pierre sur lequel repose
les idérostat ; le mouvement est rendu uniforme à l'aide d'un régulateur à ailettes et
à contre-poids de L. Foucault (page 505), qui avait été appliqué antérieurement par
M. Eichens à divers équatoriaux et qui donne un mouvement d'une régularité parfaite :
nous avons dit plus haut comment le mouvement de ce rouage était communiqué à l'axe
horaire.

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— 582 —

Il était nécessaire pour l'usage du sidérostat de disposer de moyens de rappel pour
faire varier de petites quantités l'angle horaire ou la distance polaire, sans arrêter la
marche du rouage d'horlogerie. Ce résultat a été obtenu par l'emploi d*un rouage satel-
lite que l'on voit en élévation en n, p (flg. 1, pi. U), et qui est semblable à celui que
H. Eichens adapte depuis longtemps aux équatoriaux. Ce rouage est mû à l'aide d'une
manette q dont la poignée est à poiiée de l'observateur.

II fallait, d'autre part, produire, à Taide d'une manette immobile, un mouvement de
rappel du cercle de déclinaison placé à l'extrémité d'un axe mo bile, sans altérer le mou
vement de cet axe. L. Foucault avait indiqué que la solution devait en être cherchée dans
l'emploi d'un rouage satellite, mais il n'avait donné ni laissé aucune explication du sys-
tème qu'il comptait appliquer. La disposition imaginée et appliquée par M. Eichens est
indiquée figure 1, planche 14, et figure 3, planche 15 f dans la coupe (flg. 3, pi. 15)
les pièces qui sont solidaires sont indiquées par des hachures dirigées dans le même
sens et celles qui sont indépendantes présentent des hachures en sens contraire. Nous
n'avons pas à insister sur le fonctionnement de ce dispositif qui satisfait aux conditions
imposées et nous nous bornerons à indiquer les données numériques qui permettent de
se rendre compte des effets qu'il produit.

a, pignon de 18 dents; a^, pignon, monté sur le même arbre, 20 dents.

A^, roue de 200 dents; A, roue de 200 dents.

Le rouage satellite entraîné par la roue A est porté par l'axe mobile Y Y : il existe
entre les roues qui sont en prise les relations suivantes : B = 5 b et G » Vi c* ^ i^ue
G est solidaire de D qui reçoit son mouvement de la roue E (flg. 1, pi. \k) qui, par l'in-
termédiaire de roues d'angle et d'arbres de diverses directions, est mue par l'observateur
à l'aide de la manette u. Le mouvement transmis par le système satellite à la roue B en-
traîne un manchon en bronze qui entoure Taxe XX' et se termine par la roue d'angle r;
le déplacement de celte roue est transmis au cercle de déclinaison par l'intermédiaire
de la roue d'angle r, du pignon i et de la denture h qui est taillée sur le bord du cercle.

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r

— 583 —

APPAREILS RÉGULATEURS DE VITESSE

(PL 16, 17, 18 et 19),

La question des appareils régulateurs de vitesse, sous les diverses formes qu il a ima-
ginées, est la seule sur laquelle L. Foucault ait donné de nombreuses descriptions écrites
que nous avons retrouvées dans ses papiers : mémoires aux Sociétés savantes, brevets
en France et à Tétrauger, les documents étaient multiples. Mais nous ne pouvions songer
à publier le tout : les doubles emplois eussent été nombreux, des dispositions acceptées
à une époque par L. Foucault sont modifiées par lui peu après; il fallait faire un choix.
Il était nécessaire, de plus, de mettre dans les notes admises un certain ordre autre que
Tordre chronologique; après une étude sérieuse de la question et après avoir pris Tavis
de personnes compétentes, au premier rang desquelles nous devons placer M. Rolland, le
savant directeur général des Manufactures de l'État, nous avons établi la classification
suivante :

L'étude théorique des dispositions proposées par L. Foucault devait précéder les
descriptions pratiques des modèles construits; cette étude théorique pouvait elle-même
présenter une certaine méthode ; c'est ainsi que nous avons commencé par réunir les
diverses notes qui se rapportent aux régulateurs dans lesquels on emploie seulement
des contre-poids ; viennent ensuite ceux dans lesquels à l'action des contre-poids se joint
l'action de ressorts, puis les régulateurs où les ressorts sont seuls employés; enfin nous
avons placé en dernier lieu les régulateurs à manchon fileté, régulateurs (Taccélèraiion,
comme les appelait L. Foucault. Disons aussi que pour chaque genre d'appareil nous
avons joint à la description et à la théorie les notes qui s*y rapportaient directement.

La description des modèles, des dispositions pratiques a été également subdivisée;
nous avons adopté la classification suivante :

L Régulateurs destinés à agir sur le moteur de manière à obtenir Tisochronisme
par la variation du travail moteur.

IL Régulateurs créant un travail résistant, variable et susceptible de conserver Tiso-
chronisme malgré les variations des résistances. Dans ces deux groupes nous avons
également décrit d*abord les régulateurs à contre-poids, pour arriver aux ressorts, etc.

III. EnQn nous avons ajouté deux notes sur l'emploi et la construction des res-

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— 584 —

sorts hélices, notes qui complétaient utilement la description pratique des appareils eux*
mêmes.

Les descriptions données par Tauteur sont assez claires pour qu'il n'y ait pas lieu
d'insister davantage. Nous nous bornons à dire que le régulateur représenté figures 9 et
10, planche 19, qui est employé usuellement, par exemple pour régler le mouyement des
cylindres sur lesquels se fait l'enregistrement de phénomènes physiologiques ou autres,
a été simplifié en ce que la tige coudée et le ressort n'existent pas. Les varia tions dé
travail résistant sont faibles dans ce cas et le travail de ventilation variable avec l'écarte-
ment des ailettes suOit pour assurer Tisochronisme.

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TABLE ANALYTIQUE

ABERRATION dans les miroirs con-
caveSf 236.

— de réfrangibilité, soq rôle dans la
vision dans les instruments d*opti-
que, 296.

Absorption des rayons D de la
lumière solaire par l'arc voilai-
que, 170.

Action continuatrice des rayons so-
laires sur les substances sensi-
bles, 50.

— positive ou négative des rayons
solaires sur les substances sensi-
bles, 35.

Actions secondaires dans les piles,
369.

Aimant (chaleur produite par Tac-
tion de V) sur les corps en mou-
vement, 342.

Appareils d'induction; mode d'em-
ploi, machines multiples, etc., 345,
348, 349, 350, 366.

Arago, 87, 145, 173, 185, 191, 342,
381. 517.

Aroentorb des miroirs en verre,
229, 269.

-- des objectifs, 289, 293.

Atlas du cours de microscopie, 83.

Adtocollivation (Méthode d'}, 558.

Bain, 305.

Becquerel, 23, 42, 50.

BELFIKLD-LKFÈVRE, 9, 54.

Binbt, 527.

Bior, 114.

Bobine d'induction, 345, 348, 349,
350, 366.

Bougies. Leur emploi comme terme
de comparaison dans la photo-
métrie, 103.

Bradley, 187.

Brégubt, 177, 193, 207.
Brbwstbr, 166.

Brome. Son emploi dans le daguer-
réotype, 1.

— Plaques bromées au second de-
gré, 54.

BuFP, 331, 339.

Bunsen (pile de) ; nouvelle disposi-
tion, 329.

Ca VAILLE COLL, 222.

Cracornac, 534, 540.
Chaleur produite par Tare électri-
que, 61.

— produite par l'influence de l'aimant
sur les corps en mouvement, 342.

Charbon de cornue. Son emploi
dans la production de la lumière
électrique ; modifications qu'il
éprouve, 59, 65, 99.

Chevalier (Ch.), 1, 71.

Chevreul, 292.

Chlore. Son emploi dans le daguer-
réotype, 25.

Claudet, 48.

Condensateurs d'extra courant. (Sons
produits dans les), 366.

CoNDUCTiBtLrré propre des liquides,
331, 336, 339.

Cornu, 561.

Couche sensible (Préparation delà)
qui doit recevoir l'image de la
chambre noire^ 9.

Couleurs (mélange des) en teintes
plates, 36, 51.

Courant d'induction dans un corps
en mouvement devant un aimant,
342.

Coussin pneumatique pour les miroirs
de télescope, 281.

Daguebrb, 6, 9.

Daguerréotype. Emploi du brome, 1.
>- Préparation de la couche sensi-
ble, 9.

— Plaques bromées au second de-
gré, 54.

— Emploi d'un diaphragme étoile, 57.
Davy, 68, 87, 98.

De la Rive, 98, 337, 368, 389.

DEVIATION du pendule dae à la ro-
tation de la terre, 378, 383, 385,
517, 570.

Diaphragme étoile. Son emploi dans
le daguerréotype, 57.

Diffraction des rayons calorifiques,
152.

Distributeur pour horloge électri-
que, 310.

DONNÉ (D'), 65, 67, 83.

Double réfraction produisant des
bandes d'interférence, 112.

Draper, 22.

Dhuhmomd, 68.

DuBoscQ, 324, 421, 424, 431, 563.

Dumas, 315.

Du MONCEL, 310.

Éclairage électrique : historique,
317.

— Description des régulateurs, 317.
563.

ÉCLIPSE de soleil de 1860, 534.

EiCHENS. 282, 432, 580.

ÉMISSION (Théorie de V) en désac-
cord avec la détermination des
vitesses relatives de la lumière
dans l'air et dans l'eau, 214.

Entreteneur électrique du pendule,
389, 572.

Épreuves daouerriennbs d'objets mi-
croscopiques, 12, 59, 83.

— du soleil, 543.

74

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— 586 —

Éprbovbs dagdbrribnnes ayant subi
l'action de rayons de diverses ré-
frangibilités, 544.

Étincblles d*extra-coarant dans les
moteurs électriques; moyen de les
prévenir, 367.

EssBNCB de térébenthine. Son emploi
dans la préparation des plaques
daguerriennes, 0.

Examen optique des miroirs conca-
ves, 230.

Extra-courant. Voir Étincelle, 367 ;
Moteur électrique, 367 ; Sons, 366.

Faraday, 330, 337, 343, 345.

Fargot, 437.

Faye, 291, 305.

Fixité du plan de vibration d*une
verge, 302.

— du plan d'oscillation du pen-
dule, 378.

FIZEAU, 14, 19, 87, 104, 130, 135
161. 543, 545.

Fizeau 1, 183, 185, 194, 346.

Fluorescbngb produite parles radia-
tions les plus réfrangibles de la
lumière solaire, 303.

Fonds dégradés des épreuves daguer-
rien nés obtenus par remploi d'un
diaphragme étoile, 57.

Franges de diffraction des rayons
calorifiques, 152.

— d'interférences calorifiques, 140.

— d'interférences à grande diffé-
rence de marche, 105, 128.

Fraunhopbr, 116.

Fresnrl, 108, 114,118, 124,133,161.

Froment, 178, 212, 268, 316, 381,

525, 530.
Garnier (Paul), 305.
Gacdin, 8.
Gavarrbt, 357, 360.
Girard, 547.

Gyroscope, 528. 533, 576.
Hblgkbr, 105.
HÉLiosTAT : description de divers

modèles, 421, 4-24, 427, 430, 579.
Hblmholtz, 51.
Hbrschell, 21, 45, 232.
Horloge à pendule conique, 371.

— ÉLECTRIQUE ; description d'un nou-
veau système, 305.

— (Distributeur pour), 310.
HuTOHENS, 373, 37 7, 436.
Induction, Appareils, 345, 348, 340,

350, 366; Courants, 342; Étincelles,
367; Condensateurs, 366.
Instruments d'optique. Effetsproduits
par le spectre secondaire, 296.

Iaitknsité de la lumière électrique,
87.

Interférences entre deux rayons de
lumière dans le cas de grandes
différences de marches, 104 ; leur
production par les miroirs de
Fresnel, lOi ; par la réflexion sur
des lames minces, 111 ; par la
double réfraction, 112.

— à grande différence de marche;
instruction sur la manière de les
produire, 128.

— des rayons calorifiques, 130, 135,
545.

Interrupteur à double effet pour les
appareils d'induction^, 361, 363,
560.

— à mercure pour les bobines d'in-
duction, 348, 350, 354.

IsoGHRONiSME des régulateurs. (Voir
Régulateur, Pendule régulateur.)

— partiel, 460.

LvMES épaisses cristallisées produi-
sant des phénomènes de polarisa-
tion, 115.

— minces (Réflexion sur des) pro-
duisant des bandes dlnterf ère ice,
111.

Lampe électrique ; description de di-
vers modèles, 313, 317, 322.

Lentilles achromatiques : leur in-
fluence sur la vision dans les in-
struments d'optique, 296.

Lerebours, 14, 23.

Le Verrier, 534, 535, 539.

Lteberkuhn, 67.

LiouviLLE, 527.

Liquides (Conductibilité propre des)
331, 336, 339.

LissAJOU s, 569,570.

Longueurs d'onde des rayons calori-
fiques, 161.

Lumière de l'arc voltalque : raie D,
170.

» DKuhmond, mesure de son inten-
sité, 87.

— électrique employée pour obtenir
des épreuves d'objets microscopi-
ques, 59.

— électrique; son application au
microscope solaire, 65, 67.

— électrique , mesure de son inten-
sité, 87.

— électrique; appareils destinés à
la rendre constante, 313, 317,
322, 563.

Martin, 548. .

Haumené, 571.

MÉUNGE des rayons colorés en tein-
tes plates, 36, 51.

Mellont, 136, 156, 183.

Métaux; leur emploi dans la pro-
duction de l'arc électrique, 63, 97.

Microscope catadioptrique avec mi-
roir en verre argenté, 285.

— daguerréotype, 83.

— photo-électrique, 65, 67.
Miroir Iconcave; son emploi pour

concentrer la lumière dans le mi-
croscope photo-électrique, 60, 65,
67.

— en verre argenté pour micro-
scope, 285.

— pour télescope, 227, 232, 548.

— tournant; son emploi pour la
détermination de la vitesse de la
lumière, 173, 185, 216, 221, 517.

— de Fresnel, 108, 5i6.
&I0NCAY0, 535.

Moteurs électriques ; moyen dâ
prévenir les étincelles d'extra-ccu-
rant, 367.

Mouvement d'un point matériel os-
cillant sur des surfaces de révolu-
tion du deuxième degré, 4d5.

NicoL (Prisme do). ModiflcatioDs ap-
portées à sa construction, 301.

Objectifs aplanctiques obtenus par
la méthode des retouches locales,
288.

— argentés pour affaiblir l'intensité
des rayons solaires au foyer des
lunettes, 289, 293.

Ondulations (Théorie [des) ; son ac-
cord avec la détermination des
vitesses relatives de la lumière
dans l'air et dans l'eau, 214.

Panthéon (Expérience du pendule au)
385, 387, 519, 525, S70.

Parallaxe du soleil; sa détermina-
tion, 216.

Pecqubur, 436.

Pendule; son emploi pour la dé-
monstration de la rotation de la
terre, 378, 383, 385, 519, 570.

— entretenu par un appareil élec-
trique, 389, 572.

— à pirouette d'Huyghens, 376.

— conique; son application aux hor-
loges, 371.

— régulateur de la machine à va-
peur, 449.

Photographie d'objets microscopi-
ques, 83.
PHOTOMkTRE à couipaTtitDents, 100.
Photométrib : lumière électrique,

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— 587 —

soleil; lumière Drummond, 87;
gaz de la tourbe, 100.

Physiologie de la vision ; recherches
sur la TÎsioD binoculaire des ima*
ges colorées, 103.

Pile de Bunsen ; nouvelle disposi-
tion, 329.

-^ de L. Foucault, 360.

— sans métal, 333.

Plan de vibration d'une verge; sa
fixité dans l'espace, 392.

— d'oscillation du pendule ; sa fixité
dans Tespace, 378, 383, 385.

— optique (Sur la construction du),
287, 549.

Plaques daguerrienaes. Votr Brome,
1, 54 ; Couche sensible, ^ ; Rayons
rouges, 14, 19 ; Action positive ou
4gative, 35 ; Action continuatrice,
ôO ; Intensité de la lumière élec-
trique, 87.

P0I2ISOT, 527i 530.

Poisson, 382.

Polarisation chromatique produite
par les lames épaisses cristalli-
sées, 115.

— des électrodes, 369.
PoLARiSEOR en spath d'Islande, 301.

PODILLBT, 51.

Pouvoir optique des télescopes, 259.

— réglant des régulateurs, 456.
Praxmowski, 539.

Prisme de Mcol; modification ap-
portée à sa construction, 301.

Raie D dans la lumière de Tare
voltalque, 170.

Rayons calorifiques; leurs interfé-
rences, 130, 135. Mesure de leurs
longueurs d'ondes, 161.

— du soleil affaiblis par les objec-
tifs argentés ; examen des rayons
transmis, 293.

— ronges; leur influence sur les
plaques daguerriennes, 14, 19.

Recomposition de la lumière blan-
che, 36. 51.

Réflexion sur des lames minces
produisant des bandes d'interfé-
rences, 111.

Réfraction (Double). {\oiv Double
réfraction,)

REGNAULD (J.), 163, 545, 563.

Régulateur de lumière électrique,
313, 317.

— à recul et à détente équilibrée,
3îÈ2, 563.

— isochrone du mouvement unifor-
me. Théorie, 435.

Régulateur de vitesse. Exposé des
conditions générales d'isochro-
nisme, 442 ; Détails pratiques,
449; Du pouvoir réglant et de son
travail total, 456; Des moyens de
ralentir le pouvoir réglant, 457 ;
Régulateur à vitesse variable et à
isochronisme partiel arbitraire,
460; Sur uu moyen de varier la
vitesse, 462.

— Moyen de régler sa sensibilité,
488.

— à effet immédiat, 470.

— à manchon fileté, 484.

— à plan fixe, 480.

^ à points de suspension séparés,
475.

— à ressorU, 469, 478.

— horixontal à ressort, 477.

— isochrone à vitesse variable, 467.

— indépendant des variations de la
pesanteur, 468.

•— Description des principaux mo-
dèles; renseignements pratiques :

I. Régulateur à contre-poids, 491.

— mixte, 493.

— à plan fixe, 495.

— à contre-poids tournants,
496.

— à manchon fileté, 497, 499.

II. — à ventilateur, 501.

— à ailettes, 503.

— à ailettes et à contre-poids,
505.

-- à frottement, 507.

— à ailettes sans manchon,
508.

111. Renseignements pratiques sur
l'emploi des ressorts hé-
lices, 510.
Deuil de construction des
ressorts hélices, 512.

Répartiteur de Robert-Houdin. Son
emploi dans les régulateurs de
lumière électrique, 322.

Ressorts (Application des) pour ob-
tenir risochronisme du pendule
régulateur, 469.

— hélices ; renseignements pratiques
sur leur emploi, 410 ; sur leur
construction, 412.

Retouches locales (Méthode des)

23i, 247, 548.
Robmer, 186.
Robert Houdin, 322.
Rotation de la terre démontvée par

le mouvement du pendule, 378,
383, 385, 519.

— de la terre démontrée par Tob*
servation du gyroscope, 528.

Rotations, 410, 413.

Rouage commutateur à systèmes sa-
tellites, 515.

Roues satellites, 515.

RuHMKORPF, 345, 352.

Sainte- Claire Dbvillb, 291, 432.

Satellites (Roues et systèmes),
515.

Secretan, 229, 293.

Seebeck, 45.

Sensibilité des plaques daguerrien-
nes, 1, 9, 19, 35, 64.

— du régulateur; moyens de la ré-
gler, 488.

Sidérostat. Présentation à l'Acadé-
mie, 432. Description, 580.

SiLBERHANN, 422, 424.

Soleil; détermination de sa paral-
laxe, 210.

— éclipse do 1860, 534.

— images daguerriennes de cet as-
troi 97, 543.

— mesure de l'intensité de sa lu-
mière, 87.

— Étude de cet astre à l'aide des
objectifs argentés, 289, 293.

Sons produits dans les condensateurs
d'extra- courants des appareils d'in-
duction, 366.

Spectre. ( Koir Interférence, Polari-
sation.)

— (action de la partie la moins ré-
frangible du) sur les substances
impressionnables à la lumière, 19.

» lumineux produit par une frange
d'interférence, 108.

— secondaire ; son influence sur la
vision dans les instruments d'op-
tique, 296.

Staite, 315.
Stbinbbu, 233, 305.
Stoms, 304.

Substances accélératrices dans le
daguerréotype, 1, 25.

— impressionnables à la lumière
(Action produite sur les) par les
rayons les moins réfrangibles du
spectre, 19.

Taille des miroirs en verre, 247.
TÉLESCOPE en verre argenté, 227,

232.
Terril; sa rotation démontrée par

l'observation du gyroscope, 528.

— sa rotation démontrée par Tob-

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— 583 —

servftUon du pendale, 378, 383,

385, 510.
THBRMOvfcTRB microscopique , 137,

545.
TftBSCA (G.), 576.
TuRBiNB pour le miroir loumaDt,

mue par la vapeur, 208; par l*air

comprimé, 221, 547.

Vebob Tibraate; fixité de sou plan

de vibration, 392.
Vbrbb argenté pour les miroirs des

télescopes, 227, 232.
— tfUrane, 304.
Villarcbau (Y von), 534, 540.
Vision binoculaire (PhénomèDes do

la), 163.

ViTBSSB de la laoïière dans l'air et
les milieux transparents, 173, 185,
216, 221, 517, 546.

Warren de la Roe, 539.

Watt, 436.

WHE4TST0NB, 164,166, 183,189,207.

Woip, ï94, 432, 580.

WOLLASTON, 21.

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TABLE DÈS MATIÈRES

Notice sur les travaux de L. Foucault, par M. J. Bertrand

OPTIQUE, PHOTOGRAPHIE.

Méthode pour appliquer le brome à la production des épreuves daguerriennes 4

De la préparation de la couche sensible qui doit recevoir l'image de la chambre noire 9

Notes sur quelques expériences tentées pour obtenir des épreuves d'objets microscopiques ... it

Observations concernant l'action des rayons rouges sur les plaques daguerriennes 44

Étude sur l'action spéciale exercée par la partie la moins réfrangible du spectre sur les substances

impressionnables à la lumière 49

Sur la recomposition des couleurs du spectre eu teintes plates 54

Note sur les plaques bromées au second degré 54

Note sur l'emploi d'un diaphragme étoile pour l'obtention des fonds dégradés dans les épreuves

daguerriennes • 57

Observations sur la lumière électrique 59

Application de la lumière voltaïque au microscope solaire 65

Notice sur le microscope photo-électrique 67

Atlas du cours de microscopie complémentaire des études médicales. Description du microscope

daguerréotype et des procédés photographiques employés dans l'exécution de cet atlas. • • 83

Recherches sur l'intensité de la lumière émise par le charbon dans l'expérience de Davy . • • • 87

Photomètre à compartiments 400

Sur le phénomène des interférences entre deux rayons de lumière dans le cas de grandes diffé-
rences de marche et sur la polarisation chromatique produite par les lames épaisses

cristallisées 405

Instruction sur la manière de produire les interférences à grandes différences de marche. . . • 4S8

Recherches sur les interférences des rayons calorifiques 430

Recherches sur les interférences calorifiques 435

Longueurs d'ondes des rayons calorifiques 4 64

Sur quelques phénomènes de la vision au moyeu des deux youx , 463

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— 590 —

Note sur la lumière de Tare yoltaïque 470

Méthode générale pour mesurer la vitesse de la lumière dans Tair et les milieux transparents . . 473

Sur les vitesses relatives de la lumière dans l'air et dans Teau 483

Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière. Parallaxe du soleil 246

Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière. Description des appareils 249

Sur un nouveau télescope en verre argenté 227

Mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté 232

Microscope catadioptrique avec miroir en verre argenté .... 285

Sur la construction du plan optique 287

Sur un moyen d'affaiblir les rayons du soleil au foyer des lunettes 2S9

Application du procédé d'argenture à un objectif de 0'",2I5 de diamètre 293

Du spectre secondaire et de son influence sur la vision dans les instruments d'optique t96

Nouveau polariseur en spath d'Irlande. Expérience de fluorescence 304

ÉLECTRICITÉ.

Sur un moyen de* transmettre l'heure à distance avec le degré de précision nécessaire aux usages

astronomiques 303

Distributeur pour horloge électrique. 340

Appareil destiné à rendre constante la lumière émanant d'un charbon placé entre les deux pôles

d'une pile 343

Sur les appareils fixateurs de la lumière électrique 347

Appareil régulateur de la lumière électrique à recul et à détente équilibrée 322

Nouvelle disposition de la pile de Bunsen 329

Sur la conductibilité propre des liquides. Piles sans métal - . . . . 334

Sur la conductibilité physique des liquides. Courant partiellement transmis par l'eau sans dé-
composition l 336

De la chaleur produite par l'influence de l'aimant sur les corps en mouvement 342

Sur l'emploi des appareils d'induction. Effets des machines multiples 345

Note sur l'emploi des appareils d'induction. Interrupteur à mercure : Instruction pratique. ... 350

Interrupteur à double effet pour les appareils d'induction 364

Appareils d'induction. Sons produits dans les condensateurs d'extra-courant 366

Sur un moyen de prévenir les étincelles d'extra-coiirant dans les moteurs électriques 367

Expérience relative aux effets des actions secondaires dans les piles 369

MÉCANIQUE.

Sur une horloge à pendule conique 374

Démonstration physique du mouvement de rotation de la terre au moyen du pendule 378

Explications sur Texpérieuce relative au mouvement de la terre 385

Appareil pour entretenir le mouvement du pendule •.....••• 389

Sur l'expérience de la verge vibrante •..*•• 392

Mémoire sur le mouvement de la terre démontré par la rotation d'un corps 404

Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un axe fixe à la surface de la

terre. Nouveaux signes sensibles du mouvement diurne • • . 406

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— 691 —

Influence du mouvement de la terre sur la toupie; de son inclinaisoa dans le plan du méridien et

sa progression d'occident en orient sur un plan horizontal ûlO

Sur quelques expériences tendant à démontrer la tendance des rotations au parallélisme UiS

Instructions sur les expériences du gyroscope /il6

Sur un héliostat nouveau. 421

Note sur un grand héliostat 424

Description de Théiiostat 427

Sidérostat 432

Sur un régulateur isochrone du mouvement uniforme 435

Notes et mémoires sur les appareils régulateurs de vitesse :

GonditiooB géoérales dlsochronisme 442

Détails pratiques sarrapplicatlon de Tisochronisme au pendule régulateur de la machine à vapeur 449

Du pouvoir réglant et de son travail total • 456

Des moyens de ralentir le pouvoir régulateur 457

Régulateur à vitesse variable et à isochronisme partiel arbitraire 460

Sur un moyen de varier en toute proportion la vitesse du pendule régulateur 462

Note relative au mouvement d*un point matériel oscillant circulairement sur dlfTérentes surfaces

de révolution engendrées par les sections coniques 465

Régulateur isochrone à vitesse variable 467

Régulateur isochrone et indépendant des variations de la pesanteur 468

Application des ressorts en remplacement du contre-poids destiné à isochroniser le pendule régu-
lateur normal 469

Régulateur à effet immédiat 470

Sur les cas singuliers où Ton peut séparer les points de suspension 475

Régulateur à ressorts directement attachés sur les bras . • . .4b 477

Régulateur horizontal à deux masses et à ressorts directement attachés sur les bras 479

Régulateur à plan fixe et à ressorts directement attachés sur les bras 480

Régulateurs à manchon fileté 481

Sur un moyen de régler la sensibilité du régulateur 488

Dispositions pratiques des principaux modèles de régulateur :

I. — Régulateur à contre-poids 491

Régulateur mixte 493

Régulateur à plan fixe 495

* Régulateur à contre-poids tournants 496

Régulateur à manchon fileté 497

Régulateur à manchon fileté et ressorts directement attachés sur les bras 499

II. — Rouage moteur à mouvement continu et à vitesse constante pour les opérations d'astronomie

et de chronographie ; régulateur à ventilateur 501

Régulateur à ailettes, applicable aux rouages d'horlogerie 503

Régulateur à ailettes à contre-poids 505

Régulateur à frottement 507

Régulateur à ailettes sans manchon 508

ni. — Renseignements pratiques sur remploi du ressort hélice 510

Détails pratiques sur la construction des ressorts hélices 512

Rouage commutateur à systèmes satellites 517

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— 592 —

EXTRAIT DES FEUILLETONS SCIENTIFIQUES DU JOURNAL DES DÉBATS.

Vitesse relative de la lumière dans Tair et dans Teau ^ 547

Démonstration expérimentale du mouvement de rotation de ia terre 519

Mouvement de la terre démontré par la rotation d'un corps 528

Éclipse totale du 18 juillet 1860 534

DOCUMENTS ANNEXES. - EXPLICATION DES PLANCHES.

Daguerréotype (PI. 4) ^ 643

Microscope photoélectrique (PI. S) 545

Interférences des rayons lumineux et caloriûques (PI. 3) 545

Détermination de la vitesse de la lumière (PI. 4 et 5) 546

Télescopes. Miroirs paraboliques et miroirs plans; méthodes des retouches locales (PI. 6) . . . 548

Sur la constniction du plan optique 549

Sur la méthode suivie par L. Foucault pour reconnaître si la surface d*un miroir est rigoureuse-
ment parabolique 554

Méthode d'autocollimation de L. Foucault; son application à Tétude des miroirs paraboliques. . 554

Expérience sur l'action exercée par le mouvement de la terre sur les phénomènes lumineux. . . 564

Appareil régulateur de la lumière électrique à recul et à dét^nte équilibrée [PI. 7) 563

Appareil à mouvement de rotation c(tbtinu et à mouvement de translation alternatif (PI. 8j. . . 565

Interrupteur à mercure 569

Démonstration du mouvement de rotation de la terre au moyen du pendule 570

Entreteneur électrique du mouvement du pendule (PI. 9 et 40) 57S

Gyroscope (PI. 44 et 4î) 576

HéliosUt (PL 43) 679

Sidérostat (PI. 44 et 46) 580

Appareils régulateurs de vitesse (PI. 46, 47,48, 49) 583

Table analytique 585

PAHIS. — Impr. J. CLAYR — A. QUAHTIH tt C-, ra« Saint-Banott

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r

RECUEIL

TRAVAUX SCIENTIFIQUES

LÉON FOUCAULT

PLANCHES

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o

RECUEIL

DES

TRAVAUX SCIENTIFIQUES

DB

LEON ^OUCAULT

MBMBRB DB L*INSTITOT

PHTSICIBN DB l'OBSERVATOIBB DB PARIS

CORHBSPONDART DB LA SOCliT^ ROTALB DB LONDRBS, DB L*ACAD<HIB DB BBRLIN

DB l'ACADÉMIB DB SAINT-PiTBRSBOURO, BTC, BTC.

PLANCHES

PARIS

GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE

on BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE
BUCGES8EUR DE KALLET-BAGHELIER

Quai des Âugustios, 65'

1878

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NOTICE HISTORIQUE

SUR LA vu BT LBS TRAVAUX

DE LÉON FOUCAULT

PAR M. LISSAJOnS

Messieurs,

Notre Société a le pieux usage de payer dans sa séance annuelle un
tribut légitime de regrets aux hommes éminents qu'elle a perdus. Pouvait-*
elle, cette année, oublier Léon Foucault, dont la fin cruelle et prématurée
a laissé un si grand vide dans nos rangs ?

11 eût fallu une main plus illustre et plus exercée pour retracer avec
autorité devant vous le portrait de cet homme de génie dont la carrière fut
si brillante et si courte.

 défaut d'un plus digne, Fun des plus obscurs, mais des plus dévoués
parmi les amis de Foucault, a dû accepter ce périlleux honneur, autant
par déférence pour une Société dont il est un des fondateurs, que par
dévouement pour une mémoire qui lui est bien chère.

Puissent donc les sentiments qui l'animent remonter de son cœur à
ses lèvres; puisse-t-il, à défaut d'éloquence, trouver quelques accents vrais

4. Cette notice a été lue en 4869 à la séance annuelle de la Société des Amis des sciences,
par M. Lissajous, alors professeur de physique au Lycée Saint-Louis, aujourd'hui recteur de l'Académie
de Besançon.

4

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dans les inspirations d'une admiration profonde, et les souvenirs d'une
vieille amitié !

Jean-Bernard-Léon Foucault naquit à Paris, le 19 septembre 1819.
Rien dans son enfance n'annonçait qu'il dût être illustre un jour ; il était
d'une santé délicate, d'un caractère doux, timide et peu expansif. La fai-
blesse de sa constitution, la lenteur qu'il mettait dans son travail, rendirent
impossible pour lui la fréquentation du collège : ses études, poursuivies
dans diverses pensions, furent terminées tardivement, grâce aux soins de
maîtres dévoués, sous les yeux de sa mère.

Ce fut d'abord par les côtés pratiques qu'il révéla des aptitudes
exceptionnelles. Dès l'âge de treize ans, il commençait â construire de ses
mains, et presque sans outils, divers jouets scientifiques, œuvre de
patience où se manifestaient â la fois des goûts sérieux, l'observation
exacte des formes, l'étude approfondie des mécanismes. Ce fut d'abord un
bateau, puis un télégraphe imité de ceux de Saint-Sulpice, dont il aper-
cevait de sa fenêtre les gestes répétés, puis une machine à vapeur. Cette
machine existe encore, précieuse relique, où, sous les traces de l'inexpé-
rience juvénile, se révèlent dans une exécution consciencieuse cette
ténacité au travail et cette habileté de main dont Foucault devait tirer un
si grand parti plus tard, lorsqu'il aborderait dans le silence du cabinet,
avec des appareils entièrement construits par lui, les recherches les plus
délicates.

Après avoir conquis ses diplômes de bachelier, il commença l'étude de
la médecine : son intention était de se livrer de préférence à Tart chirur-
gical. Il remplit quelque temps les fonctions d'externe dans les hôpitaux.
Sa dextérité naturelle, la sûreté de son coup d'œil, cet instinct du vrai qu'il
possédait à un haut degré, faisaient espérer qu'il réussirait dans cette
carrière; il y renonça cependant tout d'un coup, arrêté par la vue du sang
et le spectacle douloureux des souffrances qu'il devait soulager au prix de
souffrances plus grandes encore.

Pendant ses études médicales, il fit la connaissance du docteur Donné,
dont il suivait le cours de microscopie à la clinique de l'École de Médecine.
M. Donné eut en lui d'abord un élève assidu, puis un préparateur sans

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— 5 —

égal, et enfin un collaborateur précieux. Foucault lui succéda en 18/1.5 au
Journal des Débats comme rédacteur du compte rendu scientifique , et
Tétroite amitié qui les lia l'un à l'autre dura jusqu'au dernier jour.

Dès que la découverte de Daguerre fut connue, Foucault, un des
premiers, se mit à l'œuvre avec un appareil construit de ses mains. Il
arriva bientôt à une habileté exceptionnelle qui lui permit plus tard de
reproduire avec une fidélité remarquable les objets microscopiques les plus
délicats.

Lorsque la pile de Grove, modifiée par Bunsen, eut rendu facile la
reproduction de la lumière électrique, Foucault voulut substituer au
microscope à gaz, dont l'emploi n'était pas alors sans danger, un appareil
éclairé par cette lumière si brillante et si blanche. Dans la production de
ce soleil artificiel, il eut l'heureuse idée de substituer au charbon de bois
des baguettes de graphite des cornues à gaz. Puis, par un ensemble de
dispositions heureuses, il arriva à maîtriser cette lumière capricieuse et
variable, et, après de nombreux essais, réalisa en 1844 le microscope photo-
électrique. Ceux d'entre nous qui étudiaient les sciences à cette époque
n'ont pas oublié les séances publiques où M. Donné faisait la démonstra-
tion de cet ingénieux instrument, et se souviennent aussi de l'habileté et
du sang-froid avec lequel Foucault le faisait fonctionner.

Ce fut la première révélation publique de son talent d'expérimentateur.
En 1849, il perfectionna son appareil, forçant la lumière à se régler elle-
même à l'aide d'un mécanisme automoteur. Cet instrument fut appliqué à
l'art théâtral dans le Prophète^ où il servait à l'imitation du soleil. Foucault
l'utilisa également à l'exécution d'une série nombreuse d'expériences de
démonstration.

Malheureusement le retard qu'il mit dans la publication de son travail
lui enleva l'avantage d'annoncer, avant tout autre, au monde savant la
solution de cet important problème. Mais il avait été le premier à le
résoudre de la façon la plus heureuse et la plus sûre, comme le démon-
trèrent les preuves palpables qu'il put, grâce au concours empressé de
M. Dumas, mettre en temps utile sous les yeux de l'Académie des sciences.
Son appareil, d'ailleurs, a servi de point de départ à tout ce qui s'est fait de

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-h-

sérieux et de pratique dans cet ordre d'idées, et quand plus tard, se sentant
dépassé, il se remit à l'œuvre, ce fut pour donner à la science et à l'indus-
trie un régulateur de lumière électrique satisfaisant de la façon la plus
complète aux préyisions de la théorie et aux exigences de la pratique,
véritable chef-d'œuvre qui jusqu'à présent n'a pas été surpassé.

C'est ainsi que, suivant l'expression heureuse de M. Dumas, il a été
donné à Foucault d'avoir dans cette question le premier et le dernier
mot.

Aussi, messieurs, quand nous voyons aujourd'hui la science se popula-
riser dans les amphithéâtres en France et à l'étranger, grâce à l'emploi si
répandu de la lumière électrique; quand nous voyons cette brillante
lumière ajouter à l'éclat de nos fêtes publiques, de nos représentations
théâtrales, et permettre d'utiliser les nuits elles-mêmes à l'exécution de
ces travaux gigantesques, monuments de l'activité fiévreuse de notre
époque ; quand l'électricité entretient au sein de nos phares un flambeau
plus puissant; quand les navires munis de ce flambeau protecteur peuvent
sillonner les mers sans craindre de funestes rencontres, n'est-il pas légi-
time que la reconnaissance publique réserve un souvenir à l'homme qui
a fait le premier et le dernier pas dans cette voie si féconde?

Vers l'époque où M. Foucault révélait son génie inventif à côté de
M. Donné, il entreprenait quelques recherches en collaboration avec
M. Fizeau. L'union de deux esprits aussi originaux ne pouvait produire que
des œuvres remarquables ; et, en eS'et, ils firent en commun, sur les inter-
férences des rayons lumineux et calorifiques, des expériences de la plus
haute importance. Les unes établissaient l'identité des radiations calorifique
et lumineuse, les autres révélaient dans les mouvements vibratoires de
l'éther lumineux une régularité persistante qui s'étendait à plusieurs
milliers d'oscillations.

Mais leur collaboration eut peu de durée. En dehors du fonds commun,
chacun d'eux avait une série d'idées personnelles qu'il désirait exploiter
seul. Ils se séparèrent donc, non sans déchirement de part et d'autre, et
si leur amitié eut à en soufi'rir, la science n'y perdit pas. Elle a fait avec
équité la part de chacun, et nous ne pouvons qu'applaudir à la détermi-

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nation qni porta ces deux intelligences d'élite à affirmer de bonne heure
leur originalité propre dans des recherches complètement indépendantes.

Le premier travail que Foucault exécuta sans le secours d'aucun
collaborateur fut son expérience si remarquable sur la comparaison de la
vitesse de la lumière dans l'air et les milieux transparents. Cette compa*
raison avait aux yeux des savants la plus haute importance, car elle résolvait
une question théorique sur laquelle la science ne s'était pas encore pro-
noncée ; elle permettait de décider si la lumière est une émanation matérielle
des corps lumineux ou un mouvement ondulatoire transmis au sein d'un
fluide répandu dans tout l'univers.

Arago avait donné l'idée première de la méthode et tenait à attacher
son nom à une expérience qui permettait de prononcer sans appel Newton
et Huyghens. Ce travail était commencé, mais l'exécution fut retardée par
des difficultés expérimentales jusqu'au moment où la vue aOfaiblie d'Ârago
ne lui permit plus d'en espérer la réalisation.

Foucault avait été frappé des difficultés presque insurmontables que
présentait l'expérience d'Arago. Il s'agissait, en effet, de saisir au passage
une image instantanée de position indéterminée qu'un hasard heureux
pouvait seul amener dans l'œil de l'observateur. Par une disposition aussi
ingénieuse qu'inattendue, véritable trait de génie, Foucault rendait l'expé-
rience facile, en substituant à cette image fugitive et mobile une image
permanente et fixe, qui en était la reproduction fidèle.

L'expérience fut faite pour la première fois le samedi 17 mai 1850.
Foucault avait porté le dernier coup à la théorie de l'émission. Qu'il nous
soit permis de rappeler qu'au moment de faire fonctionner son appareil,
fruit de longues études, Foucault eut l'extrême délicatesse d'aller demander
à Arago une autorisation que celui-ci ne pouvait guère lui refuser. Néanmoins
elle lui fut accordée avec tant de bonne grâce, qu'on ne sait ce qu'on doit
le plus admirer de la déférence modeste du jeune savant ou de la noble
condescendance du vieillard.

Plus tard Foucault compléta son travail. L'addition d'un rouage chro-
nométrique, construit, sur ses indications, par Froment, lui permit de
mesurer dans l'intérieur d'une chambre la vitesse absolue de la lumière, et

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— 6 —

d'apporter un élément nouveau et certain dans la détermination de la
dislance qui sépare la terre du soleil.

te fut en J850 que Foucault exécuta Texpérience à jamais célèbre du
pendule. Installé d*abord dans une cave de sa maison/rue d*Âssas, Tappareil
fut transporté à TObservatoire dans la salle de la Méridienne. Puis, comme
l'écrivait Foucault : « Le président de la République, dans sa haute solli-
citude ppur la science, voulut que celte expérience fût répétée magnifi-
quement au Panthéon. » Le pendule avait 57 mètres de hauteur, ses
oscillations majestueuses duraient chacune 8 secondes. De petits monticules
de sable humide, installés sur une tablette circulaire autour de l'appareil,
recevaient à chaque oscillation le choc d'une pointe fixée à la boule du
pendule, et la brèche ainsi formée s' agrandissait à chaque fois de quelques
millimètres vers la gauche de l'observateur. Par cet artifice aussi simple
qu'ingénieux, l'habile expérimentateur rendait visible à tous le sens
invariable suivant lequel se produisait la déviation du plan d'oscillation.

Peu d'expériences eurent un aussi grand succès de popularité. L'Aca-
démie recevait chaque semaine quelque note sur ce sujet. L'auteur était
accablé de lettres de toute nature. C'était à qui lui demanderait des éclair-
cissements, à qui lui adresserait des félicitations ou des critiques, à qui lui
ferait hommage de théories destinées à expliquer ou à contredire son
expérience. Dans cette correspondance volumineuse où la vérité se mêle à
l'erreur, le grotesque même a sa part :

« Monsieur, lui écrivait une personne, je serais désireux d'avoir une de
vos pendules marchant par le mouvement de la terre. Où pourrais-je mêla
procurer? Je vous serais très-reconnaissant de vouloir bien me l'indiquer. »

On se demanda naturellement comment il se faisait que personne n'eût
pensé à cette expérience si frappante, si démonstrative et si simple. Une
recherche faite dans les procès-verbaux inédits de l'Académie del Cimento
fit trouver quelques vagues indications d'une expérience analogue dans une
phrase de Viviani, que personne n'avai t remarquée auparavant. Erudition
tardive, qui tout en servant la science, eut surtout pour effet de venir en
aide aux esprits jaloux à qui le succès de Foucault commençait à porter
ombrage.

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• -7-

Ceux qui ont répété consciencieusement son expérience ont pu seuls
se rendre compte des difficultés pratiques que présentait sa réalisation.
Foucault a avoué qu 'il ne les avait surmontées qu'aprëç plusieurs années
d'essais. C'est à sa persévérance, à sa ténacité, à la fermeté de ses convie-*
tions quHl a dû d'atteindre le but, dans une voie que d'autres avaient
peut-être tenté de parcourir avant lui, mais certainement sans succès.
i Néanmoins, il eut à cœur de prouver qu'il pouvait plus encore : l'expé-

rience du pendule pouvait passer pour une heureuse inspiration; l'inveation
du gyroscope fut une œuvre savante longuement méditée, et par laquelle
Foucault révélait un esprit d'analyse exceptionnel, et un sentiment profond
des vérités mécaniques. C'était dans les considérations les plus délicates de
la dynamique qu'il lui fallait puiser ses arguments pour expliquer les
évolutions singulières de cet appareil capricieux qui offre dans certaines
directions des résistances inattendues au déplacement, se comporte parfois
comme s'il était soustrait à l'action de la pesanteur, et enfin, sert à démon-
trer sans aucune observation astronomique l'existence de la rotation terrestre
et jusqu'à la direction de l'axe autour duquel cette rotation s'effectue.

Les expériences de Foucault ont fourni une confirmation brillante des
principes formulés par Poinsot dans son élégante théorie des rotations, et
n'ont pas été sans inQuence sur les études pratiques faites depuis cette
époque, pour élucider la théorie des prdjectiles à rotation rapide.

Le mouvement du gyroscope durait quelques minutes, celui du pendule
durait plus longtemps, mais en s'affaiblissant avec rapidité; Foucault, à
l'aide d'un mécanisme électro-magnétique, dont les fonctions étaient mer-
veilleusement étudiées, parvint à entretenir pendant plusieurs heures le
mouvement du pendule, et cet appareil ingénieux fut installé à l'Exposition
de 1855.

Foucault ne restait étranger à aucun des progrès de la science. Dès
qu'une idée nouvelle se faisait jour, il en saisissait la portée avec un admi-
rable instinct. C'est ainsi qu'il fut un des premiers en France à comprendre
toute l'importance de la théorie mécanique de la chaleur, et il imagina
pour en démontrer le principe fondamental une expérience devenue aujour-
d'hui classique.

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-8- •

Parmi les excursions qu'il fit dans le domaine de Télectricité, une des
plus heureuses fut la suite de ses études sur l'appareil qui a popularisé le
nom de M. Ruhmkorff.

Masson et M. Bréguet avaient les premiers obtenu d'une bobine à
double fil des étincelles à distance, la lumière dans le vide, et la charge
d'un condensateur. M. Ruhmkorffy en donnant de meilleures proportions
au fil inducteur et au fil induit, en remplaçant le noyau de fer doux par un
faisceau de fils de fer, la roue dentée de Masson par l'interrupteur auto*
matique de Neef, avait constitué un instrument nouveau, inférieur par les
dimensions à l'appareil de Masson, plus commode et plus puissant. M. Fizeau,
par l'adjonction d'un condensateur annexé au circuit Inducteur, en aug-
menta la puissance. Foucault eut l'idée de grouper méthodiquement
plusieurs bobines d'induction, de les mettre en jeu au moyen d*un interrup-
teur à mercure de son invention, et obtint ainsi le premier ce flot d'étin-
celles que donnent ces instruments merveilleux. Sans l'interrupteur de
Foucault, il eût été bien difficile et peut-être même impossible de porter
ces appareils au degré de puissance que M. Ruhmkorff atteint aujourd'hui.

Lorsqu'il exécutait ces brillantes expériences, il circulait avec calme
au milieu de ces générateurs d'électricité d'où jaillissait la foudre, une
main systématiquement fixée dans sa poche, l'autre armée d'une pince en
bois, exécutant toutes les manœuvres nécessaires avec une aisance et un
sang-froid admirable, et jamais aucun faux mouvement ne l'exposa à une
de ces décharges terribles qui pour lui surtout n'eussent pas été sans
danger.

La réorganisation de l'Observatoire impérial donna à Foucault une
position officielle, il fut attaché à cet établissement sous le titre de physicien.
Ces fonctions offraient un champ nouveau à son activité. 11 s'était tracé et
avait tracé à l'administration un brillant programme qu'il aurait certai-
nement rempli. C'est pendant cette période de sa vie scientifique qu'il fit
faire un pas considérable à la fabrication des grands instruments d'optique*

L'Observatoire avait fait en 1855 l'acquisition de deux disques de flint
et de crown fondus par MM. Chance de Birmingham. Ces disques devaient
servir à la construction d'une lunette dépassant en puissance tous les

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— 9 —

instruments connus; Foucault fut chargé d'en diriger Texécution. C'est
surtout dans ce long travail que Ton peut saisir les caractères de cette
méthode lente, progressive , mais sûre, qu'il appliquait à toutes ses
recherches. Son intuition merveilleuse lui fit comprendre dès le début
qu'il aurait bien plus à compter avec la pratique qu'avec la théorie; il
commença donc par étudier, dans les ateliers de la maison Sécretan, les
moyens de travail utilisés chez tous les opticiens. Il apporta dans cette
étude toutes les ressources de son esprit d'analyse, et pour compléter son
instruction il se fit ouvrier lui-même.

Les objectifs travaillés sous ses yeux furent soumis par lui aux essais
habituels, c'est-à-dire à l'examen des objets terrestres et des astres. Méthode
défectueuse et incertaine que les opticiens employaient faute de mieux, et
qui rendait toutes les appréciations essentiellement dépendantes de la
pureté si variable de l'atmosphère.

De pareils moyens ne pouvaient satisfaire un expérimentateur aussi
consciencieux; il les pratiqua pour en constater l'imperfection, et leur
substitua immédiatement un procédé plus sûr et plus correct. 11 réalisait
au foyer d'un miroir un point brillant, sorte d'astre artificiel dont les rayons
réfléchis par la surface' du miroir rejaillissaient sous forme de faisceau
parallèle, comme s'ils émanaient d'une étoile virtuelle située à une distance
infinie : c'était sur cette étoile qu'il visait à l'aide des lunettes dont il vou-
lait apprécier le degré de perfection.

Il se servit dans ses premiers essais d'un miroir concave en verre;
mais la lumière réfléchie faisait défaut. Ce fut alors qu'il eut l'idée heureuse
de recouvrir la surface du verre d'un dépôt infiniment mince d'argent,
afin de décupler le pouvoir réflecteur sans altérer aucunement la
courbure.

Le procédé d'argenture sur verre dû à M. Drayton, dont il avait pu
apprécier l'efficacité dans ses recherches sur la vitesse de la lumière, lui
permit de réaliser son idée. C'est ainsi qu'il imagina, chemin faisant, le
télescope à miroir de verre argenté.

Foucault ignorait que peu de temps auparavant M. Steinheil, avec le
concours de M. Liebig, avait réalisé la môme idée de l'autre côté du Rhin*

2

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— 10 —

Heureusement la réclamation de priorité faite à ce sujet n*arrêta pas
rélan de Foucault ; il fit construire plusieurs télescopes, et reconnut avec
surprise que les miroirs travaillés par des mains également habiles ou par
la même main présentaient au point de vue optique une valeur très-
différente.

Ce fut alors qu'il imagina des moyens entièrement nouveaux d'explorer
les surfaces optiques. L'un de ces moyens avait pour effet de centupler en
quelque sorte le relief des plus faibles Irrégularités de la surface et de les
faire apparaître sous forme de saillies et de dépressions saisissables pour
l'œil le moins exercé. Immédiatement Foucault eut l'idée de niveler en
quelque sorte ces saillies imperceptibles en les usant par un polissage
méthodique. 11 y réussit.

L'ouvrier lui donnait une surface au poli éclatant, œuvre terminée en
apparence, médiocre en réalité; Foucault l'amenait en quelques heures au
dernier degré de perfection : il aimait à se comparer au sculpteur qui, par
quelques retouches habiles, complète le travail du praticien, et donne au
modelé d'un médaillon toute sa pureté artistique.

Avant lui le meilleur auxiliaire de l'opticien était un heureux hasard.
Pouvait-il en être autrement? Quand un verre est usé jusqu'à ce dépoli
presque transparent que les opticiens appellent le dernier douci, les
aspérités de la surface sont tellement faibles qu'elles sont invisibles même
au microscope, le poli n'a d'autre effet que de régulariser la surface en
abaissant le niveau de ces éminences imperceptibles dont l'épaisseur est à
peine de quelques dix-millièmes de millimètre. Or, c'est précisément dans
cette épaisseur infiniment mince que peuvent trouver place une infinité de
surfaces dont l'effet optique^peut varier de la médiocrité à l'extrême per-
fection. Ces considérations nous donnent la mesure de la hardiesse, de la
méthode, et de l'importance du service rendu par Foucault.

11 est donc légitime, malgré les essais antérieurs, de laisser son nom à
ces télescopes en verre argenté dont son système de retouche locale assure
la perfection. Sans lui l'astronomie posséderait-elle aujourd'hui ces instru-
ments légers et peu coûteux? Sous un faible volume ils présentent un pouvoir
optique considérable, on peut les mouvoir aisément, les abriter à peu de

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— 11 —

frais; leur emploi est certainement appelé à populariser l'étude de l'astro-
nomie physique si délaissée en France, en dehors des établissements de
rÉtat. Si la détermination des constantes de l'astronomie exige des
instruments d'une haute précision, d'une installation coûteuse, et reste par
cela même le privilège des grands observatoires, l'observation pure et
simple des faits astronomiques est à la portée des volontaires de la science,
et, pour les esprits indépendants qui ont la noble ambition de se rendre
utiles sans aliéner leur liberté, la création du télescope Foucault est un
véritable bienfait.

Si Foucault s'était arrêté quelque temps à perfectionner les télescopes,
c'est qu'il comprenait que cette première étude avait l'avantage de le mettre
en possession complète du travail des surfaces optiques, mais il ne perdait
pas de vue les lunettes, et lorsqu'il jugea le moment venu, il aborda réso-
lument cette seconde partie de ses études sur les instruments d'optique.
Mais cette fois les difficultés étaient bien plus grandes; en effet, dans un
objectif de lunette il y a deux verres et quatre surfaces. 11 faut combiner
les courbures de ces surfaces de façon à obtenir des images parfaitement
achromatiques, il faut de plus donner à ces surfaces la forme particulière
qui assure à la vision son maximum de netteté. Si le résultat est imparfait,
il faut pouvoir en déterminer la cause ; imperfection de la matière vitreuse,
mauvais choix des courbures, ou défaut dans le travail des surfaces.

Toutes ces difficultés, Foucault les avait résolues. Il avait une méthode
sûre pour reconnaître, avant tout, le degré de pureté des verres, un
système rapide pour arriver expérimentalement à l'achromatisme, un moyen
certain de reconnaître et de corriger l'imperfection de l'une quelconque
des surfaces.

Il donna la mesure de son habileté dans la construction de deux
objectifs : le premier qu'il voulait améliorer encore était excellent, il
appartient à l'Observatoire de Paris. Le deuxième, supérieur à tout ce qui
a été fait de meilleur dans les mêmes dimensions, est destiné à l'Obser-
vatoire de Lima. Il était donc à la veille d'aborder la construction du
grand télescope de i*",20 de diamètre et de la lunette de 74 centimètres
destinés à l'Observatoire impérial de Paris. Si ce travail avait subi en

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apparence quelque retard, c'est que Foucault n'aimait pas à s'engager à la
légère et n'entrait définitivement en lice qu'armé de toutes pièces et assuré
de la victoire.

Les moyens si ingénieux imaginés par Foucault pour le travail des
objectifs sont connus dans tous leurs détails du confident discret qu'il avait
associé depuis cinq ans à ses travaux d'optique. Ils ne seront pas perdus
pour la science et pour le pays.

Par une des dernières manifestations de sa volonté, Foucault a mis à
la disposition de M. Adolphe Martin les instruments mêmes qui lui avaient
permis de réaliser son chef-d'œuvre. 11 ne pouvait pas manifester d'une
façon plus éclatante qu'il lui léguait le soin de continuer son œuvre et qu'il
le considérait comme son seul collaborateur.

Puissions-nous donc voir terminer sans entraves ces travaux si impor-
tants à l'exécution desquels Foucault s'était longuement préparé! Puissions-
nous ne pas avoir la douleur de voir l'étranger prendre l'avance, et enlever
à notre pays la gloire d'appliquer pour la première fois à des instruments de
premier ordre les procédés si remarquables dont Foucault est l'auteur!

Le dernier travail de ce savant si regretté, celui dans lequel malheu-
reusement il usa ses forces, fut également conçu pour aider au progrès de
l'astronomie : nous voulons parler de ses recherches si étendues sur les
régulateurs de vitesse.

La réalisation d'un mouvement rigoureusement uniforme dans les
machines est un problème difficile et du plus grand intérêt. Sa solution rend
possible la mesure des fractions les plus petites du temps. Elle permet de
communiquer aux lunettes et aux télescopes ce mouvement régulier qui
maintient l'astre observé dans le champ de l'instrument, malgré la rota-
tion de la terre, et assure à la fois la commodité des observations et la pré-
cision des mesures.

Ce problème, Foucault le résolut par une modification ingénieuse du
modérateur de Watt. Séduit par le succès complet de l'application de son
appareil aux instruments astronomiques et aux chronographes, il conçut la
pensée de faire entrer son régulateur dans le domaine de l'industrie. En
eflfet, la réalisation du mouvement uniforme ne présente pas moins d'inlé-

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— 13 —

rêt pour rindustrie que pour la science. Les machines-outils ne produisent
d'elTets satisfaisants que quand elles sont employées à une vitesse conve-
nable et toujours la même, et le moteur qui donne la vie à tout un atelier
doit conserver la régularité de son mouvement, quel que soit à chaque in-
stant le travail qui lui est accidentellement imposé. Ce problème, James
Watt en donna le premier la solution élégante, mais imparfaite, et c'était
une tentation bien séduisante pour Foucault de triompher là où James
Walt n'avait obtenu qu'une victoire incomplète. Et d'ailleurs, à la suite, et
comme sanction du succès, Foucault entrevoyait une brillante fortune ;
non point qu'il fût avide d'argent, mais la fortune, c'était pour lui l'indépen-
dance. Cette indépendance complète et absolue qu'il désirait si ardemment,
c'était la possibilité de réaliser ses grandes idées dans un laboratoire mo-
dèle avec des instruments de prix. C'était, après tant d'années de travail
pénible, le confortable dans le travail.

Mais dès que Foucault fut engagé dans la voie industrielle, il comprit
trop tard que la tâche était plus lourde qu'il ne l'avait pensé ; il ne s'agis-
sait pas d'apporter sur chaque machine un organe nouveau, le substituant
à un organe ancien, il fallait modifier les conditions de l'exécution suivant
la disposition de chaque moteur, suivant les exigences particulières de
chaque industrie. Il avait cru le problème limité, le terrain circonscrit, et
il se trouvait chaque jour en présence de solutions nouvelles et de circon-
stances imprévues.

Chaque nouveau choc faisait jaillir une étincelle de génie de sa tête
surexcitée, chaque diflBculté nouvelle était pour lui l'occasion d'une nouvelle
victoire. Tous les appareils réglés par lui ont fonctionné avec une admi-
rable précision.

Une des épreuves les plus décisives qu'il eut à subir fut celle de
l'Exposition de 1867. Son dernier modèle de régulateur était instalr
une machine française de M. Flaud, chargée de la mise en mouvement des
outils de la section américaine. Par un hasard malheureux, il avait à vaincre
une difficulté qui ne se rencontre jamais dans l'industrie : faire mouvoir à
la fois un métier à tisser des plus délicats et des outils à travailler le bois,
absorbant par moments une quantité énorme de travail mécanique, c'est-

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- 1û-

à-dire deux types exlrêmes dans les machines-outils, Tun exigeant la régu-
larité la plus absolue dans le mouvement, et l'autre apportant dans cette
régularité le plus puissant élément de trouble. Tel fut le problème qu'il
parvint à résoudre, mais au prix de quelle assiduité, de quelles angoisses !
Chaque matin, dès l'ouverture des portes, il était à la section américaine
surveillant la marche de son régulateur, et quand il s'éloignait pour prendre
part aux opérations du Jury, il était encore en esprit auprès de sa machine,
prêt à parer ;\ tout événement, tremblant de voir quelque circonstance
imprévue donner prise à ses rivaux. Tant de persévérance fut récompensée
par un triomphe complet, triomphe bien cruel, hélas! puisqu'il hâta sa
fin.

Depuis plusieurs mois, en effet, Foucault se sentait fatigué, les travaux
multipliés qu'il poursuivait usaient à la fois ses forces physiques et intel-
lectuelles. 11 luttait contre cette fatigue avec une sorte d'activité
fébrile, accumulant invention sur invention, car il avait hâte de terminer
cette campagne des régulateurs qu'il avait entreprise un peu pour justifier
l'empressement avec lequel la section mécanique de l'Institut l'avait
accueilli. 11 voulait revenir aux travaux de pure physique qui avaient été sa
gloire. Son programme était tracé. « J'ai devant moi, disait-il, pour vingt
ans de recherches. » Dans le charmant pavillon de la rued'Âssas qui devait
lui appartenir un jour, tout se préparait pour lui rendre le travail facile,
un large balcon avait été construit pour recevoir le sîdérostat qui devait
lui permettre de faire de l'astronomie physique au coin de son feu. Son
cabinet de travail avait été tendu d'une étoffe moelleuse aux tons doux, des-
tinée à amortir les sons et à reposer la vue. Des doubles fenêtres garnies
de glaces épaisses arrêtaient les bruits du dehors, et il se préparait à
recommencer, dans une douce retraite troublée de temps en temps par la
causerie d'amis dévoués, ces méditations fécondes, qui avaient déjà tant
donné à la science. Malheureusement, nous le comprenons trop aujourd'hui,
cette recherche du confortable était certainement inspirée par le désir
instinctif de conserver à l'intelligence toute sa puissance créatrice en épar-
gnant la fatigue à un organisme affaibli.

Mais il était trop tard ; le 10 juillet 1867 les symptômes décisifs de la

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— 15 —

paralysie s'annonçaient chez lui par un engourdissement de la main qui
Fempêchait de signer son nom. Dès la première heure il se sentit perdu,
ses études médicales avaient été trop complètes pour qu'il pût se faire illu-
sion. Bientôt la langue s'embarrassa, puis la vue fut atteinte : tout ce qui pou-
vait aider à la manifestation extérieure de la pensée lui faisait défaut, alors
que son intelligence restait presque intacte. Cette intelligence merveilleuse,
il remployait à suivre les progrès de son mal, à en analyser les symptômes, et
quand il s'efforçait de peindre ses souffrances à l'aide de ces mots incohé-
rents qui s'échappaient de sa bouche par un violent effort, c'était en termes
d'une précision saisissante qui accusaient la netteté persistante de ses idées.
Cette justesse d'expression qui était une de ses préoccupations constantes,
il aimait à la retrouver chez les autres, et^ quand un de ses amis venait
à traduire fidèlement sa pensée^ sa figure s'illuminait un instant. « C'est
ça, disait-il, c'est ça », puis il retombait dans ses sombres préoccupations,
le désespoir l'envahissait de nouveau, et alors ses yeux privés de lumière se
remplissaient de larmes, ses mains tremblantes s'étendaient dans l'obscu-
rité comme pour implorer, a Mon Dieu ! Dieu! Dieu! s'écriait-il, qu'ai-je
fait? » Affreux supplice pour lui et aussi pour sa mère, ses parents et
ses amis qui eurent six mois durant ce douloureux spectacle! Enfin
il succomba, le 11 février 1868 ; Dieu mettait un terme à ce long mar-
tyre.

Quoique prévue, la mort de Léon Foucault causa en France et à l'étran-
ger une douloureuse émotion. On sentait que notre pays perdait une de
ses illustrations, la science une de ses gloires. La foule de ses admirateurs
et de ses amis accompagna sa dépouille mortelle jusqu'au champ du repos.
Le général Morin au nom de l'Institut, et M. Villarceau au nom du Bureau
des longitudes, prirent la parole sur sa tombe. Enfin M. Bertrand parla le
dernier au nom des amis que Foucault comptait dans les rangs de l'Insti-
tut et en dehors, et se rendit l'interprète de leur douleur dans des adieux
d'une touchante simplicité.

Il semblait que la nature eût pris à tâche d'établir un contraste saisis-
sant entre l'organisation physique de L. Foucault et sa puissance intellec-
tuelle. Qui aurait pu deviner l'homme de génie sous cette frôle apparence?

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Sa taille était peu élevée, sa tête petite, le front peu développé, les yeux
inégaux, Tun franchement myope, l'autre presbyte. Aussi ne regardait-il
que de Toeil droit, tandis que Tœil gauche semblait abandonné dans le
vague. A cette disposition s'ajoutait une légère nuance de strabisme diver-
gent qui donnait à son regard quelque chose d'étrange et de très-caractérisé.
L'expression de sa physionomie était ordinairement froide, son attitude
modeste, son langage réservé; néanmoins l'ensemble de sa personne était
distingué, il avait même dans la conversation un charme tout particulier
qu'augmentaient encore la finesse de son sourire, le timbre agréable de sa
voix, l'expression douce et parfois caressante de son regard. 11 s'étudiait à
racheter par l^exquise urbanité des formes ce qu'il y avait d'absolu dans
ses idées et d'invariable dans ses convictions.

C'est qu'en effet il n'avançait jamais une opinion sans s'y être mûre-
ment arrêté, et tout ce qu'il affirmait était le fruit de longues études et de
méditations sérieuses. Aussi était-on étonné de la profondeur et de l'origi-
nalité de ses vues lorsqu'il se livrait un peu dans ces causeries intimes du
jeudi qui réunissaient chez lui de nombreux savants. C'est ainsi que sans
effort, et par la sûreté de son jugement, il avait conquis sur tous ceux qui
l'entouraient une véritable autorité.

Malgré les lacunes de ses premières études, il eut la hardiesse, dès le
début de sa carrière scientifique, d'aborder les questions les plus ardues et
les plus délicates. Chemin faisant, il complétait son instruction mathéma-
tique, apportant dans ce travail réparateur sa ténacité et son indépendance
de caractère. Aussi se fit-il une science à lui, à laquelle il imprima le cachet
indélébile de son originalité. Il en résumait les principes dans un langage
symbolique dont ses amis les plus intimes avaient seuls l'habitude.

Comme expérimentateur, Foucault était d'une adresse sans égale. Tous
les appareils destinés à ses premiers essais furent construits de ses mains
avec une simplicité qui n'excluait pas l'élégance, et un soin qui en
assurait la précision. S'il fut secondé parfois par les plus habiles construc-
teurs, il reconnut toujours loyalement ce qu'il devait à leur coopération;
mais, s'il trouva chez quelques-uns un concours utile et précieux, il ne fut
à la merci d'aucun.

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Il ne réservait d'ailleurs qu'à lui-même le soin de mettre la dernière
main à ses appareils, et d'en opérer le réglage définitif. Il les faisait fonc-
tionner avec une rare habileté et une sorte de coquetterie. Dès qu'il avait
réalisé une de ses merveilleuses expériences, il l'installait à demeure dans sa
modeste chambre qui devenait le rendez-vous des savants du monde entier ^

C'est là qu'il recevait tour à tour les Magnus, les Jacobi, les Wheat-
stone, les Tyndall et tant d'autres, et Faraday, dont le cœur égalait le génie,
et cet excellent M. de La Rive non moins aimé des savants, et toutes les
illustrations de l'Institut de France que je ne puis nommer, car je craindrais
que la présence de plusieurs d'entre eux ne gênât l'expression de ma respec-
tueuse admiration.

C'est là que Foucault a vu venir à lui les hommes 'les plus éminents de
la France et de l'étranger. C'est là qu'il a contracté d'illustres amitiés dont
il avait le droit d'être fier, car elles n'avaient d'autre origine que l'attrait
de son talent. Mais, hàtons-nous de le dire, elles ne l'ont jamais rendu
moins accessible à des amitiés plus obscures, mais aussi dévouées, aux-
quelles il a tenu à honneur de rester fidèle dans la bonne comme dans la
mauvaise fortune.

Foucault écrivait dans un style simple et correct, et dédaignait les arti-
fices de langage sous lesquels se dissimule le vide de la pensée; il avait
horreur du charlatanisme et de l'a peu près.

Tout travail, quelle que fût son origine, trouvait en lui un critique
impartial et indépendant. Sans indulgence pour les œuvres médiocres, il
avait des élans d'enthousiasme pour toute idée neuve, pour toute conception
vraiment originale.

Incapable de dissimulation, il disait la vérité à tous sous une forme
parfois incisive, jamais malveillante, mais avec tant de netteté et de finesse
que le trait portait toujours au défaut de la cuirasse. Plût à Dieu que tous
ceux qu'il blessa ainsi eussent eu la générosité de lui pardonner !

Jamais dans la presse scientifique aucune plume ne fut tenue avec

4. Foucault, par son testament, a légué au Collège de France le gyroscope; au Conservatoire des
arts et métiers, le pendule du Panthéon et celui de TËxposilion de 4855; à TObservatoire, Tapparetl
qui a servi à la mesure de la vitesse de la lumière, et laissé tous les autres appareils et instruments de
travail à M. Jules Regnault, le plus ancien de ses amis.

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plus d'indépendance et de dignité. Si, faute d'emploi, il demanda au jour-
nalisme les ressources de chaque jour, il ne releva jamais que de sa
conscience; il aima mieux manquer de souplesse que de droiture, et
s'aliéner par sa sincérité la sympathie de quelques-uns, que de ne pas
mériter par son courage l'estime de tous.

S'il fut incontestablement un homme de génie, il fut avant tout un
honnête homme, et, dans sa vie trop courte mais si bien remplie, il n'eut
jamais à se reprocher aucune faiblesse. Simple et modeste, il avait néan-
moins le jugement trop sûr pour ne pas avoir le sentiment exact de sa
valeur, et, s'il n'en tirait pas vanité, il avait assez d'estime de lui-même
pour ne vouloir dans toutes ses épreuves d*autre appui que ses titres
scientifiques.

Sa vie a été une lutte opiniâtre contre les difficultés de toute sorte qui
attendent en ce monde les esprits indépendants. Son intelligence si puis-
sante s'est usée avant l'âge dans le travail, mais du mouis il a eu la
satisfaction de voir qu'avant sa mort on lui rendait complète justice.

Il avait reçu dès 1855 une des plus hautes récompenses qu'un savant
puisse ambitionner, cette médaille de Copley que la Société royale de
Londres décerne chaque année^ sans distinction de nationalité, aux travaux
les plus éminents, aux découvertes les plus originales. En 1862, il prenait
place au Bureau des longitudes. Plus tard l'Académie de Berlin, la
Société royale de Londres et tous les corps savants de l'étranger l'appelaient
spontanément dans leur sein. Ënfm, en 1866, les portes de l'Institut s'ou-
vraient devant lui.

C'était la sanction suprême donnée à ses éminents travaux. Il l'avait
attendue longtemps et laborieusement conquise. II n'en jouit, hélas! que
bien peu. Mais du moins les amis des sciences sont heureux de penser que
notre premier corps savant, qui a toujours tenu à honneur d'appeler dans
son sein les illustrations scientifiques de la France, n'a pas eu le regret de
dire de Léon Foucault ce que l'Académie française écrivit tardivement sous
le buste de Molière :

RieD DO manque à sa gloire, il manquait à la nôtre.

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